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####大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目 Φ 190/Φ 500*450 四輥冷軋機設(shè)計之四 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 機械工程 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 班 2011 年 6 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 姓名 下發(fā)日期 2011目 ? 190/? 500? 450四輥冷軋機設(shè)計之四 專題 軋機機架設(shè)計計算 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 1、計算設(shè)計本道次（ 制力、驅(qū)動力矩，并選擇電動機； 2、機架的靜強度、剛度計算，有限元分析； 3、完成機架傳動側(cè)、操作側(cè)、機架裝配圖的設(shè)計； 4、單片機架（傳動側(cè)）結(jié)構(gòu)設(shè)計； 5、撰寫設(shè)計說明書，完成 #0 圖紙。 主要技術(shù)參數(shù) 1、軋制材料： 25 2、原料規(guī)格： 200； 3、軋制規(guī)程： 3 . 1 2 . 7 5 2 . 4 2 . 0 1 . 8 1 . 4? ? ? ? ?； 4、軋制速度： 2m/s。 進 度 及 完 成 日 期 3 月 14 日 — 3 月 16 日： 石橫特鋼參觀實習(xí)，寫實習(xí)報告及查閱相關(guān)資料 ； 3 月 17 日 — 4 月 09 日：比較各種結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)設(shè)計方案； 4 月 10 日 — 4 月 19 日：對整機及部件進行設(shè)計計算； 4 月 20 日 — 5 月 24 日： 圖； 5 月 25 日 — 6 月 03 日：編寫設(shè)計說明說； 6 月 04 日 — 6 月 15 日：畢業(yè) 答辯審查準(zhǔn)備； 6 月 15 日 — 6 月 21 日：審閱與答辯。 教學(xué)院長簽字 日 期 教研 室 主任簽字 日 期 指導(dǎo) 教師 簽字 日 期 指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師 : 年 月 日 指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人 : 年 月 日 答 辯 委 員 會 評 語 評 定 成 績 指導(dǎo)教師給定 成績 (30%) 評閱人 給定 成績 (30%) 答辯成績 （ 40%） 總 評 答辯委員會主席 簽字 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 I 摘要 本軋機為小型四輥冷軋機，重點設(shè)計了機架部分。機架是軋鋼機的重要部件，用來安裝整個輥系及軋輥調(diào)整裝置，并承受全部軋制力。因機架重量大、制造復(fù)雜一般給予很大安全系數(shù)，并作為永久使用的不更換零件來進行設(shè)計。 機架的設(shè)計步驟可分為以下幾步： 1） 初步確定機架的形狀和尺寸； 2）常規(guī)計算：利用材料力學(xué)、彈性力學(xué)等固體力學(xué)理論和計算公式，對機架進行強度、剛度和穩(wěn)定性等方面的校核； 3） 有限元靜態(tài)受力分析 。 本設(shè) 計主要采用了采利柯夫計算方法進行閉式機架的強度和變形計算，然后采用有限單元法校核機架的應(yīng)力、變形及安全系數(shù)。用有限單元法可求出機架完整的應(yīng)力場。在以往機架的設(shè)計中，安全系數(shù)取得很高但仍不能保證機架可靠工作。機架的破壞多在壓下螺母孔、機架窗口轉(zhuǎn)角處等應(yīng)力集中大的部位。采利柯夫計算方法只能求得某些部位的應(yīng)力值。而有限單元法不但能求出整個機架各部位的應(yīng)力場，特別能真實地反映局部部位高應(yīng)力水平的數(shù)值。 關(guān)鍵詞 ： 機架 ；設(shè)計步驟；計算方法；有限單元法 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 he is a is on of is of is of be 1) is ) of of 3) or ) to s We In is it t as is of of so of of s of 島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 錄 摘要 ................................................................................................................. I ....................................................................................................... 錄 .............................................................................................................. 1 章 緒論 ................................................................................................. 1 軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 .............................................................................. 1 軋機的類型、特點及工作原理 .......................................................................... 2 軋帶鋼的生產(chǎn)工藝 ............................................................................................. 3 第 2 章 設(shè)計方案的比較 ............................................................................. 8 轉(zhuǎn)動方式 .............................................................................................................. 8 動型式 .................................................................................................................. 9 輥軸承 .................................................................................................................. 9 下裝置的結(jié)構(gòu)形式 ............................................................................................ 10 輥平衡裝置 ........................................................................................................ 11 計方案的確定 .................................................................................................... 11 第 3 章 設(shè)計計算 ......................................................................................計題目及要求 ................................................................................................... 12 始數(shù)據(jù) ............................................................................................................... 12 輥參數(shù)的確定 ................................................................................................... 12 制力能計算 ........................................................................................................ 13 架的 設(shè)計計算 ..................................................................................................... 27 結(jié)論 ..............................................................................................................考文獻 ......................................................................................................謝 ..............................................................................................................件 1 ...........................................................................................................要 ............................................................................................................................... 45 1 前言 ........................................................................................................................... 45 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 閉式機架結(jié)構(gòu)及載荷分布特點 ............................................................................... 46 3 有限元分析 ............................................................................................................... 46 限元模型的建立及模型載荷的處理 ................................................................ 46 限元計算結(jié)果與分析 ........................................................................................ 48 形分析 .............................................................................................................. 48 力分析 .............................................................................................................. 49 架強度與剛度分析 .......................................................................................... 50 4 結(jié)論 ........................................................................................................................... 51 5 參考文獻 ................................................................................................................... 51 附件 2 ...........................................................................................................錄 1 ...........................................................................................................錄 2 ...........................................................................................................錄 3 ...........................................................................................................島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 第 1 章 緒論 軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中的地位 冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、精密儀器、房屋建設(shè)、機械制造和船舶工業(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，對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)出口對冷軋帶鋼急劇增加的需要，是重型機械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門面臨的一項重要而有十分緊迫的任務(wù)。 軋帶鋼的生產(chǎn)歷史及發(fā)展方向 冷軋帶鋼生產(chǎn)始于 1660 年，當(dāng)時是在二輥軋機上進行的。 冷軋帶鋼和薄板一般厚度為 3度為 100～ 2000以熱軋帶鋼或鋼板為原料，在常溫下經(jīng)冷軋機軋制成材。冷軋帶鋼和薄板具有表面光潔、平整、尺寸精度高和機械性能好等優(yōu)點，產(chǎn)品大多成卷，并且有很大一部分經(jīng)加工成涂層鋼板出廠。只有少量的非凡用途的冷軋合金鋼板采取單片軋制。冷軋帶鋼和薄板的產(chǎn)量在工業(yè)發(fā)達國家已占鋼材總產(chǎn)量的 30％ 左右。鋼種除普通碳鋼外，還有硅鋼、不銹鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等。 近年來，冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，主要是增加鋼卷的重量，加快機組速度，提高產(chǎn)品厚度精度，改善板形，提高自動化程度及改進軋機的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，其典型有 機、 機、 機、 機、 機、 機，全數(shù)字控制高精度可逆式六輥冷軋機組，或全數(shù)字控制高精度可逆式四輥冷軋機組等。 在帶鋼冷軋機上，廣泛的采用液壓彎輥裝置或抽動工作輥裝置來改善板形，由于冷軋帶鋼的厚度公差要求高，為增加軋機壓下裝置的響應(yīng)速度，在冷軋機上采用了全液壓裝置及厚度自動控制裝置，對于高速高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機，實現(xiàn)計算機控制。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 軋機的類型、特點及工作原理 機的類型 軋鋼機構(gòu)造可以軋輥數(shù)目及其在機座中位置為特征進行分類為：二輥式軋機、三輥式軋機、三輥勞特式軋機、復(fù)二輥 式軋機、四輥式軋機等。軋鋼機按布置分類可分為單機座式、橫一列式、連續(xù)式等。連軋機生產(chǎn)效率高，軋制速度快，但產(chǎn)品單一，變動不大時，最能發(fā)揮其優(yōu)越性。 其類型如圖所示 [1]： 圖 1輥類型圖 帶軋機各類的特點及工作原理 由于軋輥的輥數(shù)不同，則各類軋機的特點也不同： 1、二輥式軋機：此軋機結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，由直流電動機驅(qū)動，用于二輥可逆式初軋機，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：其在同一機座上軋件可兩向軋制，而軋機無需反轉(zhuǎn)，由一臺交流電動機經(jīng)減速器 和齒輪座驅(qū)動數(shù)臺三輥式軋機，可實現(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)備簡單和投資少的特點。 3、三輥勞特式軋機：此軋機中輥直徑較上下輥為小，浮動在上下輥間。軋機由交青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 流馬達經(jīng)減速器和齒輪座驅(qū)動軋機上下兩輥，中輥靠摩擦力轉(zhuǎn)動，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：此軋機作用與三輥式相似，但軋輥調(diào)整、孔型配置較方便，用于橫列式中小型軋機。 5、四輥式軋機：是帶鋼冷軋機中最通用的機組，這種軋機采用閉口式機架，兩個牌坊有橫梁或其它軋機連接形成一個剛體，通常采用工作輥驅(qū)動， 但是近來趨向于支承輥驅(qū)動。 6、多輥式軋機：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。另外，為提高軋機剛度，簡化軋機結(jié)構(gòu)，又出現(xiàn)了各種類型多輥式軋機。 軋帶鋼的生產(chǎn)工藝 大型軋鋼車間生產(chǎn)鋼軌需要以下工序： 表面清理→加熱→軋制→鋸切→緩冷→矯直→銑頭鉆孔→淬火→檢查 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝總的來看有以下三點： 1、加工溫度低，鋼板在軋制過程中，將產(chǎn)生不同程度的加工硬化現(xiàn)象。它使變形抗力增加，塑性降低。這樣就使軋制力增大，易發(fā)生脆裂。因此必須有軟化退火，使軋 件恢復(fù)塑性，降低變形抗力，以便對軋件經(jīng)行繼續(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“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（軟化處理，又稱在結(jié)晶退火或固溶處理）。 2、冷軋中采用工藝?yán)鋮s與潤滑 （ 1）工藝?yán)鋮s：在高速冷軋機上，金屬塑性變形產(chǎn)生大量的熱量，為保持軋輥所需輥型，軋輥表面需要冷卻。軋制速度越高，冷卻問題顯得尤為重要。如何合理的強化冷卻過程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機的重要的研究課題。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 圖 1連軋潤滑液和冷卻液供給系統(tǒng) [1] 實驗表明，帶鋼冷軋時其 變形功中約有 84%~88%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工作輥表面可升溫?80℃ ～ 120℃ ， 支撐輥表面溫度可達到 50℃ ～ 70℃ ， 工作輥輥身中部與邊部溫度差通常為 15℃ ～ 20℃ ，最高可達 30℃ ～ 40℃ 。支撐輥輥身中部與邊部溫度差通常為5℃ ～ 8℃ ，最高可達 15℃ ～ 20℃ 。因此冷軋過程中必須對軋輥和帶鋼進行冷卻。否則，軋輥表面會由于溫度過高引起淬火層硬度降低，從而影響帶鋼的表面質(zhì)量和軋輥壽命。另外，軋輥溫度升高和溫度的分布不均勻會破壞正常的輥型，直接影響帶鋼的板形和尺寸精度。同時軋輥溫度過高還會使冷軋潤滑劑失效，油膜破裂，影響冷 軋過程的正常進行。 因此我們必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┪呋蚩刂七@部分熱量，即便變形發(fā)熱率，單位時間發(fā)出的熱量 q。其表達式為： q ???? ?? 式中：系數(shù) ； ? —— 小于 1 的修正系數(shù)； J —— 機械功的熱當(dāng)量； B —— 所軋材的寬度； h? —— 該道次的絕對壓下量； ? —— 軋制速度； ? —— 軋制時的平均單位壓力。 取 ； ；所以 ? ??????? 。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 實驗證明，水是一種比較理想的冷卻劑，它具有比熱大、吸收率高、成本低等優(yōu)點。因此通常情況下，冷連軋機組采用水或以水為主要成分的乳化液作為冷卻劑。只有 某些特殊的軋機，由于工藝潤滑與軋輥軸承共用一種潤滑劑，才采用全部油冷，但為了保證冷卻效果，需給予足夠大油量。 從實現(xiàn)強大軋制的角度來看，我們所關(guān)心的是如何提高冷卻液的冷卻能力，即提高冷卻效果。有物理學(xué)可知一定質(zhì)量的液體在單位時間內(nèi)所吸收的熱量可表示為： 12()q m t t c???式中： c —— 冷卻液的比熱； ? —— 比重； m — — 單位時間所需冷卻液的體積； 2t、1t—— 冷卻液前后的溫度。 由以上關(guān)系可知，在冷卻液種類和冷卻系統(tǒng)均一定的情況下，為增加 q，只有增加流量 m，但這往往受到原有冷卻設(shè)施的限制，所以通常是改變冷卻液的種類和增加冷卻液的溫度來增加其吸熱能力。冷卻液簡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)勢仍達 130~150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（殘余奧氏體的分解），使輥面出現(xiàn)附加的組織應(yīng)力。 另外，從其對冷軋過程本身的影響來看，輥溫的反?，F(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，輥面過高也會使冷軋工藝潤滑劑失效（油膜破裂），使冷軋不能順利進行。 綜上所述，為了保證冷軋的正常生產(chǎn)，對軋輥和軋件必須應(yīng)采取有效的冷卻和控溫措施。 （ 2）工藝潤滑 ：冷軋過程中，帶鋼與軋輥接觸表面存在摩擦。為了降低軋制力、減少摩擦的影響，需進行工藝潤滑。工藝潤滑的作用包括： 1）通過潤滑劑在軋輥和帶鋼表面形成一層油膜，當(dāng)潤滑劑滲入軋輥與帶鋼接觸表面的凸凹部時，可以把帶鋼與軋輥分隔開，從而降低接觸表面的摩擦系數(shù)，降低軋制負(fù)荷。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 2）冷軋過程中，由于劇烈的摩擦及變形功而產(chǎn)生很大的熱量，工藝潤滑劑可以防止粘輥的發(fā)生。 3）工藝潤滑對保護軋輥表面、改善帶鋼的表面質(zhì)量起著重要作用。一方面，在潤滑劑的保護下，可防止軋輥表面氧化。另一方面，帶有潤滑劑軋制對被軋帶鋼起到了“拋光”作用 。 生產(chǎn)實踐與實驗表明，采用天然油脂作為冷軋的工藝潤滑劑在潤滑效果上優(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。 如表 1 表 1制油的組成 冷軋用乳化液應(yīng)滿足如下要求： 1、高溫、高壓條件下，具有良好的潤滑特性和冷卻效果。 2、脫脂性能良好，潤滑劑軋后易于清除，保證成品帶鋼表面光潔。 3、具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，帶鋼不易生銹，不易腐蝕。 4、具有良好的乳化性能，使用方便。 5、成體低，廢液易處理，無環(huán)境污染。 冷軋過程中油的耗用量還是相當(dāng)大的?，F(xiàn)在，可以通過乳化 劑的作用把少量油于大量水混合起來制成乳狀潤液?？梢暂^好的解決油的循環(huán)使用問題，在這種情況下水是作為冷卻劑與載油劑而起作用的。此時乳化劑需滿足濃度、皂化值、 、鐵含量等要求。 （ 3）冷軋中采用張力軋制：張力軋制是冷卻的一大特點。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現(xiàn)的 。單位張力z?是青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 作用在帶材斷面 A 上的平均張應(yīng)力 [3]： 2/ ? 式中： T—— 總張力； 張力的主要作用有以下幾個方 面： 1）防止帶鋼在軋制過程中跑偏（即保證正確對中軋制）。 2)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板型良好）。 3)降低軋件的變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品。 4)其適當(dāng)調(diào)整冷軋機主電機負(fù)荷的作用。 防止軋件跑偏是冷軋操作中關(guān)系到能否實現(xiàn)軋制的一個重要問題。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行。 防止跑偏的方法有： 1)采用凸行輥縫； 2)采用導(dǎo)板夾逼； 3)采用張力軋制。 通過改變卷取機，開卷機及軋機主電機的轉(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。借助準(zhǔn)確可靠的測試儀，并使之與自動控制系統(tǒng)結(jié)成閉環(huán)，可以按要求實現(xiàn)恒張力控制，配備這種張力閉環(huán)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代冷軋機的起碼要求。 生產(chǎn)中張力的選擇主要是平均單位z?，從理論上講，單位張力似乎應(yīng)當(dāng)盡量選的高一些，但是不應(yīng)超過帶鋼的屈服極限s?， 根據(jù)以往的經(jīng)驗，一般軋機? )；而冷軋薄帶剛? )。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 第 2 章 設(shè)計方案的比較 轉(zhuǎn)動方式 目前，小型四輥冷軋機的主轉(zhuǎn)動方式有如下三種：（ 1）傳動工作輥；（ 2）傳動支承輥；（ 3）單輥傳動。 一般是電機通過減速器與齒輪座來直接傳遞工作輥，這種形式對于軋制過程比較有利，但是對于較小的軋機，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，而傳遞工作輥不能達到要求時，就需傳遞支承輥，而傳遞支承輥是靠摩擦力來傳遞工作輥的。這樣將會碰到關(guān)于工作輥力的傳遞問題，這就是要增大軋輥的傳動部件。同時還要考慮軋輥與軋件間的打滑問題。 為了解決上述問題，防止出現(xiàn)支承 輥斷輥、工作輥輥頭扭斷等現(xiàn)象，可采用異徑軋制、單輥驅(qū)動等措施來解決。本次設(shè)計由于軋制力與軋制力矩不是很大，故不需考慮此問題，但同時采用單輥驅(qū)動又會帶來一系列新的問題。由于采用單輥傳動，使兩個工作輥自然會產(chǎn)生一定的速度差，從而使軋制力有所降低，據(jù)實際分析證明，當(dāng)變形區(qū)長度上出現(xiàn)搓扎區(qū)，一般可能使軋制壓力下降約 5~20%。由于單傳動軋制時上下輥速度的配合是自然的，過程簡單易行，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)。采用異徑軋制，并盡可能的減小空轉(zhuǎn)輥的直徑，充分發(fā)揮小輥的軋制可降低軋制壓力的優(yōu)點，以保證受力零件的正常工作，同時又有 利于增大壓下量，減小道次，從而提高軋機的工作效率。 在普通的四輥軋機工作中，盡管其主機列通常是有主電機通過減速機和齒輪座傳遞兩個工作輥，但是在預(yù)壓力作用下，由于工作輥徑的差別等原因，給冷軋薄帶鋼軋機的傳動帶來很大的影響：在薄帶軋制中常出現(xiàn)量接軸傳動力矩的分配不均，某個接觸力矩為零或趨近于零。由于輥頸差事實上不可能消除，使用較大的預(yù)壓力亦是必要。可以認(rèn)為，軋輥的傳動力矩在兩軋輥上的分配并不總是大致想當(dāng)相等的。在運轉(zhuǎn)中的軋機上，即從軋輥空轉(zhuǎn)，壓靠以至軋制階段，輥頸稍大的軋輥接觸中傳動力矩永為正值，而輥頸稍小者， 其傳動力矩可在負(fù)值至正值的廣大范圍內(nèi)變化，者是薄帶鋼軋制的軋機傳動特點，對于這類軋機，在一定的條件下實際上是單輥傳動的。一般看來，當(dāng)軋件較薄時使用預(yù)壓力較大，直徑稍小的軋輥上，其傳動接觸可能實際上不起作用，甚至反而有害。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 另一方面，由于軋件較薄，又是成卷軋制的，咬入條件能夠保證，有可能實現(xiàn)單輥傳動。 在主機列中，自然可將齒輪座從設(shè)計中取消，減小設(shè)備的投資，降低動力傳傳遞的能量消耗，從而取得一定的經(jīng)濟效果并可充分利用換輥，在操作上也會有許多方便。 動型式 對于單機座軋機，有可逆式和不可逆的工作制度， 現(xiàn)分述如下 [1]： 1、不可逆式軋機工作制度 小型冷帶軋機采用不可逆式工作制度最多。當(dāng)采用這種工作制度時，軋輥與軋件的運動方向始終不變，但軋制速度卻有可調(diào)和不可調(diào)兩種，軋制速度不需要調(diào)整的小型冷帶軋機，通常選用交流同步電動機和異步電機。在連續(xù)式冷帶鋼軋機上，為了保證通過每個機座的金屬秒流量相等，保持軋件張力的恒定，需要在軋制過程中不斷調(diào)整軋制速度。這類軋機，一般都采用調(diào)速范圍廣、超載能力大、慣性力矩小的直流電動機來傳動。 運轉(zhuǎn)方式可分為： 幾乎保持嚴(yán)格不變的軋制速度；軋件通過時，軋制速度稍微降低；僅在軋機調(diào)整時 才調(diào)節(jié)速度；在軋件通過時，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度。 2、可逆式工作制度 用可逆式冷軋機軋制時，軋輥既能逆轉(zhuǎn)又能調(diào)速。這類軋機采用調(diào)速范圍廣、慣性力矩小的直流電動機傳動。為提高軋機的生產(chǎn)能力，可逆式冷軋機一般都有快速啟動和制動的要求。 目前，對單機座小型冷軋機，采用可逆式有很多有優(yōu)點，它能大大提高生產(chǎn)效率，以減少板帶鋼的吊運與安裝。 輥軸承 軋輥軸承用來支承轉(zhuǎn)動的軋輥，并保持軋輥在機架中正確的位置。軋輥軸承與一般軸承的工作條件差別很大，其特點： 1、承受能力很高，這是因為軸承受外圍尺寸的限制和在較短 的輥頸內(nèi)可用很大的許用應(yīng)力所決定的； 2、運轉(zhuǎn)速度差別大； 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 3、工作環(huán)境惡劣。 軋輥軸承的性能與摩擦功率的損耗成正比，表征了軸承的發(fā)熱率。其主要形式是滾動軸承與滑動軸承。滾動軸承主要是用雙列球面滾子軸承，四列圓錐滾子軸承。在某些情況下，由于受軋輥軸承尺寸的限制，可采用滾針軸承。板帶軋機上多用滾動軸承。 下裝置的結(jié)構(gòu)形式 壓下裝置目前就驅(qū)動方式而言有手動的、電動的和液壓的三種結(jié)構(gòu)型式 [1]。 1、手動壓下 其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低。其缺點是體力勞動繁瑣，壓下速度和壓下能力較小。 2、電動壓下 電 動壓下是最常用的上輥調(diào)整裝置。是電動機通過圓柱齒輪減速箱和渦輪減速箱傳遞運動的，它可以用于所有的軋機上，如初軋機、板坯軋機、冷板帶軋機等。其優(yōu)點是移動距離可達較大的數(shù)值，壓下能力較大，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)時間較慢、效率較低。 壓下裝置的結(jié)構(gòu)在很大程度上與軋輥的調(diào)整速度、調(diào)整距離、調(diào)整頻率、和調(diào)整精度有關(guān)。按照壓下速度的大小，電動壓下裝置可分為快速壓下裝置和慢速壓下裝置兩大類。 （ 1）快速壓下裝置 由于其壓下速度一般大于 1mm/s，故稱為快速壓下裝置。這類壓下裝置多用在初軋機、板坯軋機、中厚板軋機、連軋機組 的可逆式粗軋機上。其工藝特點是： 1）工作時要求大行程、快速和頻繁的升降軋輥。 2）軋輥調(diào)整時，不“帶鋼”壓下，即不帶軋制負(fù)荷壓下。 （ 2）慢速壓下裝置 這類裝置通常用在熱軋或冷軋薄板和帶鋼軋機上，其軋制速度很高。軋制精度要求也高。所以這類壓下裝置具有以下特點： 1）較小的軋輥調(diào)整量與較高的調(diào)整精度； 2）帶鋼壓下； 3）必須動作快，靈敏度高； 4）軋輥平行度的調(diào)整要求嚴(yán)格。 3、液壓壓下 液壓壓下裝置是用液壓缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓下螺絲、螺母來調(diào)整軋輥輥青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 縫的。在這一裝置中，除液壓缸外，還有與之配套的伺服閥、液 壓系統(tǒng)及檢測儀表及運算控制系統(tǒng)。與電動壓下裝置相比較，液壓壓下裝置有如下特點： 1）快速響應(yīng)性好，調(diào)整精度高； 2）過載保護簡單、可靠； 3）機械傳動效率高； 4）便于快速換輥，提高軋機作業(yè)率； 5）采用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，簡化了機械結(jié)構(gòu)，消耗的功率小，效率高。 輥平衡裝置 平衡裝置的作用是消除軋制系統(tǒng)間隙，避免沖擊。提升上軋輥，用來大大降低咬入軋件時的沖擊和工作輥的頻繁換輥。上輥平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式?，F(xiàn)在在小型冷軋機上，廣泛使用液壓平衡裝置，它是由液壓缸產(chǎn)生的推力來進行工作的 。液壓平衡優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，工作靈敏度高，平衡效果好。 計方案的確定 本設(shè)計采用：不可逆工作制度，電動驅(qū)動支撐輥，工作輥軸承選用雙列滾針軸承，支承輥軸承選用四列圓柱滾子軸承，壓下裝置為電動壓下，上輥為單缸平衡，輥型調(diào)整采用液壓壓下彎輥，直流電動機。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 第 3 章 設(shè)計計算 計題目及要求 設(shè)計題目： ? 190/? 500? 450輥冷軋機設(shè)計之四 —— 軋鋼機機架設(shè)計。 設(shè)計要求： 1、在滿足生產(chǎn)工藝及強度、剛度的條件下尺寸盡量小。 2、運用所學(xué)專業(yè)知識，完成冷軋機單體設(shè)計。 3、對已有設(shè)備進行綜合分析，提出最佳方案。 4、完成軋鋼機機架設(shè)計和有限單元法分析。 軋鋼機架類型如圖 3示： 圖 3架 始數(shù)據(jù) 1.、軋制帶材 25質(zhì)處理 )； 2.、帶寬 B=200厚0h=長 L=450品厚度1h= 3.、軋輥直徑 190/500 4.、軋制速度 v=2m/s； 5.、張力0150T T K N??。 輥參數(shù)的確定 1、工作輥直徑1D=190 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 2、支承輥直徑2D=500 3、軋輥材料。 工作輥 ： 920~95；支承輥 ： 920~65。 制力能 計算 要參數(shù)的確定 1、本道次加工過程中，鋼板厚度由 軋制為 板材料為25 （ 1） 本道次壓下量 ?????（ 2）本道次壓下率 % 0 0 00 ?????? h h?(3（ 3）金屬材料的屈服極限s?材料 屈服極限是使試樣產(chǎn)生給定的永久變形時所需要的應(yīng)力，金屬材料試樣承受的外力超過材料的彈性極限時，雖然應(yīng)力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服，即材料承受外力到一定程度時，其變形不再與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形，產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力稱為屈服極限，圖 3屈服極限圖。 由圖 3：。 圖 3服極限圖 圖 3態(tài)下變形阻力曲線 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 （ 4）變形抗力的確定 因為 ?，所以得： 9 25 1 ??? ?（ 5）摩擦系數(shù)的確定 冷軋時由于出口和入口軋件的速度與軋輥的速度不同步，從而產(chǎn)生前滑和后滑現(xiàn)象。摩擦力將阻礙金屬的變形，摩擦系數(shù)對軋制力影響較大，并且是變化的。為計算方便初步取其為常數(shù)。由參考資料取 。 （ 6）咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得： 99 o s ???? ， =? =,故能實現(xiàn)其自然咬入。 2、本道次加工過程中，鋼板厚度由 軋制為 （ 1） 本道次壓下量 ???? （ 2）本道次壓下率 %000???? h h? (3（ 3）金屬材料的屈服極限s?由圖 3，。 （ 4）變形抗力的確定 因為 ?所以得： 1 55 3 ??? ?（ 5）摩擦系數(shù)的確定 同上，取 ； （ 6）軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 012m ??? ? ?? 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 式中：0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為0h= 100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為0h= 2 211 ?? ???? 則 ????（ 7）咬入條件的校核 由公式 co s 1 ???得： co s 1 ??? = 90? =? ， ta n 3 0 ? 〈 ? =能實現(xiàn)其自然咬入。 3、本道次加工過程中，鋼板厚度由 軋制為 （ 1） 本道次壓下量 ???? （ 2）本道次壓下率 ? =0? 100%= 100%= (3（ 3）金屬材料的屈服極限s?由圖 3 ，。 （ 4）變形抗力的確定 因為 ?，所以得： 6 75 8 ??? ?（ 5）摩擦系數(shù)的確定 同上，取 。 （ 6）軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m?青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 012m ??? ? ?? 式中：0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503211 ?? ???? ； 則 1 0 4 . 1 7 1 2 51 1 4 . 5 92m M P a? ? ???（ 7）咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得 co s 1 ??? = 90? =? ， ta n 3 0 ? 〈 ? =能實現(xiàn)其自然咬入。 4、本道次加工過程中，鋼板厚度由 軋制為 （ 1）本道次壓下量 ???? （ 2）本道次壓下率 ? =0? 100%= 100%=1 （ 3（ 3）金屬材料的屈服極限s?由圖 3 ，。 （ 4）變形抗力的確定 因為 ?所以得： 9 25 1 ??? ?（ 5）摩擦系數(shù)的確定 同上，取 。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 （ 6）軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m?012m ??? ? ?? 式中：0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503211 ?? ???? 則 1 2 5 1 3 8 . 8 91 3 1 . 9 52m M P a? ? ???（ 7）咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得： co s 1 ??? = 90? =? ， ta n 2 0 ? 〈 ? =能實現(xiàn)其自然咬入。 5、本道次加工過程中，鋼板厚度由 軋制為 （ 1） 本道次壓下量 ???? （ 2）本道次壓下率 ? =0? 100%= 100%= (3（ 3）金屬材料的屈服極限s?由圖 3，。 （ 4） 變形抗力的確定 因為 ?所以得： ??? ?青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 （ 5）摩擦系數(shù)的確定 同上，取 。 （ 6）軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m?012m ??? ? ?? 式中：0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503211 ?? ???? 則 1 3 8 . 8 9 1 7 8 . 5 71 5 8 . 7 32m M P a? ? ???（ 7）咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得： co s 1 ??? = 90? =? ， ta n 3 0 ? 〈 ? =能實現(xiàn)其自然咬入。 制力計算（計算板材從 軋制力） 在軋制時軋輥加于軋件使之塑性變形的力。但通常把軋件作用于軋輥上并通過壓下螺絲傳遞給機架的力 稱做軋制力，即是軋件加于軋輥的反作用力的垂直分量。軋制力在我國習(xí)慣稱做軋制壓力或軋制總壓力。圖 3出軋輥加于軋件的力， 軋制力 ,它垂直于軋輥表面； T 為摩擦力； 變形區(qū)水平投影長度。軋制力是確定軋機強度的基礎(chǔ)。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）