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2160四輥熱帶鋼精軋機(jī)組設(shè)計項(xiàng)目報告 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 班 級： 組 員： 指導(dǎo)教師：謝紅飆 張立剛 燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：冶金系 小組 成員 設(shè)計 題目 2160四輥熱帶鋼精軋機(jī)組壓下規(guī)程設(shè)計及F6機(jī)座輥系設(shè)計 設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù) 1、原料： 40mm—60mm1900mm；產(chǎn)品：3.5—4.8mm1900； 材質(zhì)：Q235, 16Mn，不銹鋼 2、工作輥采用四列圓錐滾子軸承，支承輥采用四列圓柱滾子軸承； 3、精軋機(jī)組為7機(jī)架連軋；成品架出口速度v=20m/s;精軋機(jī)組開軋溫度980℃—1080℃,終軋溫度850℃。連軋機(jī)組長度（F1～F7中心距離）66＝36m。 設(shè) 計 要 求 1、制定軋制規(guī)程：計算道次壓下量，壓下率，軋制力，軋制力矩； 2、確定四輥軋機(jī)輥系尺寸； 3、繪制輥系裝配圖和軋輥零件圖。 工 作 量 1、完成CAD設(shè)計圖2張； 2、完成設(shè)計計算說明書； 3、查閱文獻(xiàn)5篇以上。 工 作 計 劃 1、11.4 準(zhǔn)備參考資料； 2、11.5～11.18 計算；畫草圖； 3、11.19 中期檢查； 4、11.20～11.27 畫電子圖，寫說明書； 5、11.28～11.29 考核答辯； 參 考 資 料 1、孫一康編著 《帶鋼熱連軋的模型與控制》 冶金工業(yè)出版社 2007.2 2、王海文主編 《軋鋼機(jī)械設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社 1986.6 3、王廷溥主編 《金屬塑性加工學(xué)》 冶金工業(yè)出版社 1988.5 4、《機(jī)械設(shè)計手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 2002. 5、曹鴻德主編《塑性變形力學(xué)基礎(chǔ)與軋制原理》 機(jī)械工業(yè)出版社 6、周紀(jì)華 管克智 著《金屬塑性變形阻力》 機(jī)械工業(yè)出版社 指導(dǎo)教師 謝洪飆、張立剛 基層教學(xué)單位主任 （簽字） 目錄 一、 原料及設(shè)計技術(shù)參數(shù) 1 二、 軋輥尺寸的預(yù)設(shè)定 1 三、 壓下規(guī)程制定 2 3.1、壓下規(guī)程制定的原則及要求 2 3.2、壓下規(guī)程預(yù)設(shè)定 2 四、 軋制力能參數(shù)計算 4 4.1、 平均變形速度的計算 4 4.2、 各軋制道次溫度計算 5 4.3、 變形抗力計算 6 4.4、 軋制力計算 7 4.5、軋制力矩計算 8 4.6、軋制功率計算 9 五、 壓下規(guī)程修訂 11 六、 輥系確定 15 6.1、 軋輥的類型與結(jié)構(gòu) 15 6.2、軋輥的材料的選擇 15 6.3、軋輥的尺寸的確定 15 6.4、軋輥強(qiáng)度校核 17 七、軸承選用 22 八、參考文獻(xiàn) 23 一、 原料及設(shè)計技術(shù)參數(shù) 1.1、原料： 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti） 來料尺寸50mm1900mm 成品尺寸4mm1900mm Q235 來料尺寸60mm1900mm 成品尺寸4.5mm1900mm 16Mn 來料尺寸40mm1900mm 成品尺寸3.5mm1900mm 1.2、工作輥采用四列圓錐滾子軸承，支承輥采用四列圓柱滾子軸承。 1.3、精軋機(jī)組為7機(jī)架連軋，成品出口速度v=20m/s,精軋機(jī)組開軋溫度980℃——1080℃，終軋溫度850℃，連軋機(jī)組長（F1~ F7中心距離）66=36m。 二、 軋輥尺寸的預(yù)設(shè)定 設(shè)計課題為“2160四輥熱帶鋼精軋機(jī)組設(shè)計”，則工作輥的輥身長度 L=2160mm，輥身長度確定后即可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比例值法確定軋輥直徑，精軋機(jī)座設(shè)計時 其中L為輥身長度，為工作輥直徑，為支承輥直徑。 取 1~5機(jī)架=1000mm , =2000mm 6~7機(jī)架=800mm =1600mm 三、 壓下規(guī)程制定 3.1、壓下規(guī)程制定的原則及要求 壓下規(guī)程設(shè)計的主要任務(wù)是確定由一定來料厚度的板坯經(jīng)過幾個道次后軋制成為用戶所需求的，滿足用戶要求的板帶產(chǎn)品。在此過程中確定所需采用的軋制方法，軋制道次及每個道次壓下量的大小，在操作上就是要確定各道次輥縫的位置和轉(zhuǎn)速。因此，還要涉及到各道次的軋制速度，軋制溫度，前后張力及道次壓下量的合理分配。在此過程中，主要考慮設(shè)備能力和產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)備能力主要包括咬入條件，軋輥強(qiáng)度和電機(jī)功率三個要素，而產(chǎn)品質(zhì)量主要包括幾何精度和力學(xué)性能。 壓下規(guī)程制定的原則：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮軋機(jī)的設(shè)備生產(chǎn)能力，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。 壓下規(guī)程制定的方法及步驟如下： 1）為提高熱軋帶鋼的幾何尺寸精度和表面質(zhì)量，最后一架機(jī)座的相對壓下量要取得比較小，一般取10%——15%。 2）為保證金相組織和力學(xué)性能，要保證終軋溫度。 3）負(fù)荷的合理分配是制定精軋機(jī)組壓下規(guī)程的關(guān)鍵，它直接影響到生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。分配方法有：對數(shù)伸長率法，能耗曲線法，按最大生產(chǎn)率或最佳質(zhì)量的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化法，動態(tài)規(guī)劃法，專家系統(tǒng)分配法。 制定精軋機(jī)組壓下規(guī)程除合理的分配各工作機(jī)座的壓下量外，還需要給出各機(jī)座的速度分配和計算各機(jī)座的溫度變化。 3.2、壓下規(guī)程預(yù)設(shè)定 ε== ε：壓下率 ：軋前厚度 mm ：軋后厚度 mm : 絕對壓下量 mm 熱帶鋼精軋機(jī)組的道次壓下率分配范圍 機(jī)架號 1 2 3 4 5 6 7 壓下率（%） 35~50 35~45 30~40 25~40 25~35 20~30 10~15 根據(jù)上表初步制定壓下規(guī)程： 表一不銹鋼（1Cr18Ni9Ti） 軋制道次 軋前厚度(mm) 軋后厚度(mm) 壓下量(mm) 壓下率 ε 1 50 32 18 0.360 2 32 21 11 0.344 3 21 14 7 0.333 4 14 9.6 4.4 0.314 5 9.6 6.5 3.1 0.323 6 6.5 4.9 1.6 0.246 7 4.9 4 0.9 0.184 表二 Q235 軋制道次 軋前厚度(mm) 軋后厚度(mm) 壓下量(mm) 壓下率 ε 1 60 36 24 0.400 2 36 23 13 0.361 3 23 16 7 0.304 4 16 11 5 0.313 5 11 7.4 3.6 0.327 6 7.4 5.4 2.0 0.270 7 5.4 4.5 0.9 0.167 表三16Mn 軋制道次 軋前厚度(mm) 軋后厚度(mm) 壓下量(mm) 壓下率 ε 1 40 24 16 0.400 2 24 15.5 8.5 0.354 3 15.5 10.8 4.7 0.303 4 10.8 7.7 3.1 0.287 5 7.7 5.5 2.2 0.286 6 5.5 4.1 1.4 0.255 7 4.1 3.5 0.6 0.146 四、 軋制力能參數(shù)計算 4.1、 平均變形速度的計算 變形速度即為單位時間內(nèi)完成的相對壓縮量。為了計算變形阻力，一般采用變形速度的平均值，稱之為軋制時的平均變形速度μ。 ：軋件出口速度 :變形區(qū)長度（） 計算得各軋件各道次的平均變形速度如下表所示（單位） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 9.19 17.66 32.17 55.82 100.97 158.85 193.61 Q235 9.13 17.51 28.96 51.13 93.80 159.29 175.68 16Mn 13.06 24.56 40.53 66.27 109.66 183.61 188.93 4.2、 各軋制道次溫度計算 軋件的溫度變化不僅與熱輻射，熱對流和熱傳導(dǎo)的熱量有關(guān)，還與軋制時的變形功與摩擦功轉(zhuǎn)換的熱量有關(guān)。在高溫軋制時，熱輻射引起的溫度變化起主導(dǎo)作用。 高溫軋件熱輻射散熱溫降(單位為K)可計算如下 式中 ——前一道次的絕對溫度，K t——計算溫降的熱輻射時間，s h——軋件厚度，mm ——考慮散熱條件系數(shù)，粗軋與中間輥道次選用=1.5，精軋時選用=2.0。 各道次溫降為輻射溫降，為溫降系數(shù)，熱連軋時取。 對于精軋機(jī)組為一常值。 各軋件的初始溫度如下 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti） 1000℃ Q235 1050℃ 16Mn 1000℃ 計算得各軋件各道次軋前溫度如下表所示（單位℃） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 1000 990.9 982.1 973.5 965.2 957.1 949.2 Q235 1050 1043.7 1037.5 1031.5 1025.6 1019.8 1014.1 16Mn 1000 993.1 986.3 979.7 973.2 966.9 960.7 4.3、 變形抗力計算 物體有保持其原有形狀而抵抗變形的能力，度量物體的這種抵抗變形能力的力學(xué)指標(biāo)，我們定義為塑形變形抗力。 物體的實(shí)際變形抗力取決于該物體的本性屈服極限，軋制溫度，軋制速度與變形程度的影響。 變形抗力計算公式如下： 式中 t 變形溫度，℃ 變形速度， 對數(shù)應(yīng)變， H 原料厚度，mm 該道次軋后厚度,mm ~回歸系數(shù)，與材料有關(guān) 該種材料在T=1273K，=10，=0.4時的變形抗力 查表的各種原料的相關(guān)系數(shù)如下 /MPa 不銹鋼 224.6 -2.258 2.875 0.3527 -0.3745 0.3225 1.278 Q235 150.6 -2.878 3.665 0.1861 -0.1216 0.3795 1.402 16Mn 156.7 -2.723 3.446 0.2545 -0.2197 0.4658 1.566 計算得各種軋件軋制時各道次的變形抗力如下（單位Mpa） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 226.9 240.5 253.9 264.7 279.7 276.0 264.0 Q235 157.5 164.2 170.4 186.9 192.6 203.7 214.5 16Mn 144.2 162.5 173.3 189.0 197.3 208.2 217.4 4.4、 軋制力計算 西姆斯方法在熱軋中用的較多，它是在奧羅萬理論基礎(chǔ)上建立的。在解奧羅萬微分方程式時，西姆斯采用了以下假設(shè)與簡化： 1）變形區(qū)全部為粘著，單位摩擦力為常數(shù)，其值為變形阻力的一半， 2）采用奧羅萬理論，把軋制過程看作為在粗糙斜面間的壓縮，認(rèn)為變形區(qū)內(nèi)金屬相鄰部分間的總水平力Q與壓縮的單位壓力關(guān)系為 3）認(rèn)為接觸弧方程為拋物線，則變形區(qū)任意斷面上的軋件高度 為，而，R為軋輥半徑。 中性角 軋制總壓力 式中 b——軋件寬度，mm a——咬入角，弧度 k——k=1.15 ——中性面高度，mm ——中性角，弧度 計算得各軋件各道次軋制力P如下表（單位T） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 6243.9 5695.0 5716.6 4822.5 3993.4 2896.8 2026.9 Q235 3857.5 3668.8 3451.9 3298.4 3160.3 2075.3 1245.9 16Mn 3987.6 3648.5 3251.8 3379.3 3208.5 2189.3 1091.0 4.5、軋制力矩計算 簡單軋制時，除了軋輥給軋件的力外，沒有其他的外力。兩個軋輥對軋件的法向力N1、N2和摩擦力T1、T2的合力P1、P2必然是大小相等而且方向相反，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，如圖為各力系軋件對軋輥的反作用力。 軋制時作用在軋輥上的力 驅(qū)動一個軋輥的力矩Mk為軋制力矩Mz與軋輥軸承處摩擦力矩Mf1之和。 式中：P — 軋制力； — 軋制力力臂； ρ1 — 軋輥軸承處摩擦圓半徑。 式中：D — 軋輥直徑； d — 軋輥軸頸直徑； β — 合力作用點(diǎn)的角度； μ — 軋輥軸承摩擦系數(shù)，對于滾動軸承μ=0.004。 采用采利柯夫公式得： 式中： — 力臂系數(shù)，對于熱軋，取=0.5； — 咬入角， 對于力臂系數(shù)的值的確定，E.C洛克強(qiáng)在初軋制和板軋機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，力臂系數(shù)決定于比值。隨著比值的增大力臂系數(shù)減小，在軋制初軋坯時由0.55~0.5減小到0.35~0.3，在熱軋鋁板時由0.55減小到0.45。 在簡單計算時常取 各材料軋制時各道次的軋制力矩（單位kN.m） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 3019.7 2166.8 1747.2 1178.8 825.8 391.9 210.1 Q235 1981.2 1514.0 932.8 805.3 701.8 311.7 129.1 16Mn 2113.2 1321.8 820.8 868.4 828.9 278.3 94.1 4.6、軋制功率計算 本次設(shè)計的軋機(jī)為工作輥傳動，軋制過程中軋制功率等于工作輥角速度與作用于工作輥的軋制力矩的乘積。 1）軋件前滑系數(shù)計算如下 式中 ：軋件厚度，mm ：工作輥半徑，mm ：絕對壓下量，mm ：軋輥與軋件間的摩擦系數(shù) ：前后張力，KN ：軋制力，KN 對于精軋機(jī)組，T1≈T2，2R＞＞h，μ=0.3故有 代入數(shù)據(jù)得 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 0.0658 0.0742 0.0806 0.0816 0.0900 0.0653 0.0477 Q235 0.0448 0.0756 0.0705 0.0789 0.0897 0.0721 0.0424 16Mn 0.082 0.084 0.076 0.076 0.079 0.061 0.038 2）工作輥圓周速度 連軋機(jī)組中根據(jù)秒流量相等有 式中：第n架機(jī)座出口速度 ：第n架機(jī)座出口速度 ：第n架機(jī)組軋輥圓周速度 ：第n架機(jī)座軋件前滑系數(shù) 各道次軋輥圓周線速度（m/s） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 2.346 3.546 5.288 7.705 11.292 15.325 19.089 Q235 2.392 3.641 5.258 7.584 11.106 15.553 19.195 16Mn 2.701 4.166 6.021 8.449 11.795 16.086 19.277 3）軋制功率 代入數(shù)據(jù)得 各道次軋制功率（單位kw） 道次 1 2 3 4 5 6 7 不銹鋼 28337.1 30733.4 36956.4 36329.1 37301.4 30025.6 20053.9 Q235 23720.3 22043.8 19588.8 24416.7 31332.5 24234.7 12387.1 16Mn 22822.6 22027.4 19768.1 29347.8 24954.4 22383.0 9060.0 五、 壓下規(guī)程修訂 分析軋制力和軋制力矩的計算結(jié)果可知初始分配軋制力不合理，不能充分利用每一架軋機(jī)。 連軋機(jī)組軋制力分布 機(jī)架號 1 2 3 4 5 6 7 8 軋制力 1 1 0.85 0.65 0.55 0.5 0.45 0.40 然后通過Excel表格進(jìn)行軋制力調(diào)整，得到以下優(yōu)化結(jié)果： 1) 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti） 來料尺寸501900mm 成品尺寸41900mm 參數(shù) 50 32 21 14 9.6 6.5 4.9 32 21 14 9.6 6.5 4.9 4.0 Δh/mm 18 11 7 4.4 3.1 1.6 0.9 壓下率ε 0.360 0.344 0.333 0.314 0.323 0.246 0.184 累計變形 0.360 0.580 0.720 0.808 0.870 0.902 0.920 出口速度 2.50 3.81 5.71 8.33 12.31 16.33 20.00 1000 990.9 982.1 973.5 965.2 957.1 949.2 9.49 17.66 32.17 55.82 100.97 158.85 193.61 226.9 240.5 253.9 264.7 279.7 276.0 264.0 P/T 6243.88 5694.97 5716.65 4822.45 3993.41 2896.81 2026.93 M/kNm 3019.7 2166.8 1747.2 1178.8 825.8 391.9 210.1 N/kW 28337.1 30733.4 36956.4 36329.1 37301.4 30025.6 20053.9 2）Q235 來料尺寸601900mm 成品尺寸4.51900mm 參數(shù) 60 36 23 16 11 7.4 5.4 36 23 16 11 7.4 5.4 4.5 Δh/mm 24 13 7 5 3.6 2.0 0.9 壓下率ε 0.400 0.361 0.304 0.313 0.327 0.270 0.167 累計變形E 0.400 0.617 0.733 0.817 0.877 0.910 0.925 出口速度 2.50 3.91 5.63 8.18 12.16 16.67 20.00 1050 1043.7 1037.5 1031.5 1025.6 1019.8 1014.1 9.13 17.51 28.96 51.13 93.80 159.29 175.68 132.3 144.5 151.8 166.3 173.9 178.6 174.0 P/T 3857.5 3668.8 3451.9 3298.4 3160.3 2075.3 1245.9 M/kNm 1981.2 1514.0 932.8 805.3 701.8 311.7 129.1 N/kW 27320.3 22043.8 19588.8 24416.7 31332.5 24234.7 12387.1 3)16Mn 來料尺401900mm 成品尺寸3.51900mm 參數(shù) 40 24 15.5 10.8 7.7 5.5 4.1 24 15.5 10.8 7.7 5.5 4.1 3.5 Δh/mm 16 8.5 4.7 3.1 2.2 1.4 0.6 壓下率ε 0.400 0.354 0.303 0.287 0.286 0.255 0.146 累計變形E 0.400 0.613 0.730 0.808 0.863 0.898 0.913 出口速度 2.92 4.52 6.48 9.09 12.73 17.07 20.00 1000 993.1 986.3 979.7 973.2 966.9 960.7 13.06 24.56 40.53 66.27 109.66 183.61 188.93 163.1 173.8 180.3 190.1 202.1 208.9 178.6 P/T 3987.6 3648.5 3251.8 3379.3 3208.5 2189.3 1091.0 M/kNm 2113.2 1321.8 820.8 868.4 828.9 278.3 94.1 N/kW 22822.6 22027.4 19768.1 29347.8 24954.4 22383.0 9060.0 六、 輥系確定 6.1、 軋輥的類型與結(jié)構(gòu) 軋輥是軋鋼機(jī)的主要部件。按照軋機(jī)類型可以分為板軋機(jī)軋輥與型鋼軋機(jī)軋輥兩大類。 板軋機(jī)軋輥的輥身呈圓柱形，有時，熱軋板機(jī)的輥身微凹，當(dāng)受熱膨脹時可以保持良好板型，冷軋板軋機(jī)的輥身微凸，當(dāng)受力彎曲時，可以保持良好的板型。型鋼軋機(jī)的輥身上有軋槽，根據(jù)型鋼軋制工藝的要求，安排孔型和尺寸。 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。軸頭有三種主要的形式，分別是梅花軸頭、萬向 軸頭（在軋輥端是扁頭）和帶鍵槽的或圓柱形軸頭（與裝配式萬 向軸頭或齒形接手連接）實(shí)踐證明帶雙鍵槽的軸頭在使用過程中， 鍵槽壁容易崩裂。目前常使用帶平臺的軸頭代替帶雙鍵槽的軸頭。 6.2、軋輥的材料的選擇 常用的軋輥材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等。 帶鋼熱軋機(jī)的工作輥選擇軋輥材料時以軋輥輥面硬度為主要要求，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 面粗糙化過程。而支承輥在工作過程中主要受彎曲，且直徑較大， 要著重考慮強(qiáng)度和軋輥淬透性，因此多選含Cr的合金鍛鋼。 工作輥材料選用冷硬鑄鐵 支撐輥材料選用合金鍛鋼 6.3、軋輥的尺寸的確定 軋輥的基本尺寸參數(shù)是：軋輥的名義直徑D，輥身長度L， 輥頸直徑d 和輥頸長度l。 1）軋輥名義直徑D 和輥身長度L 的確定： 板帶軋機(jī)軋輥的主要尺寸是輥身長度L(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，應(yīng)先確定軋輥輥 身長度L，然后再根據(jù)強(qiáng)度、剛度和有關(guān)的工藝條件確定其直徑。 對于四輥軋機(jī)，為了減小軋制力，應(yīng)盡量使工作輥直徑小些。但是工作輥?zhàn)钚≈睆绞艿捷侇i和軸頭的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和軋件咬入條件的限制。支承輥的直徑主要取決于剛度和強(qiáng)度的要求。 根據(jù)項(xiàng)目所給的參數(shù)我們已經(jīng)可以確定軋輥的輥身長度L=850mm 根據(jù)軋軋鋼機(jī)械書上的表（3---3）各種四輥軋機(jī)的、和的關(guān)系查得 寬帶鋼軋機(jī)精軋機(jī)座 常用比值為； 常用的比值； 常用比值為。 取 L/=2.5，L/=1.25，, L=2160mm, =800mm, =1600mm 考慮各種軋輥的重車率：在軋制過程中，軋輥輥面因工作 磨損，需要不止一次的重車或重磨。軋輥工作表面的每次重車量 為；重磨量為。依據(jù)課本《軋鋼機(jī)械》表3-4 選取,工作輥重車率為3%，支承輥重車率為6%。 2)軋輥尺寸d的確定 輥頸直徑d和長度與軋輥軸承型式及工作載荷有關(guān)。由于受到軋輥軸承徑向尺寸的限制，輥頸直徑比輥身直徑要小得多。因此在輥頸與輥身過渡處，往往是軋輥強(qiáng)度最差的地方，只要條件允許，輥頸直徑和輥身的過渡圓角r均應(yīng)選大些。 使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近似的選 工作輥采用四列圓錐滾子軸承，支承輥采用四列圓柱滾子軸承，工作輥與支承輥輥頸直徑、輥頸長度與過渡圓角如下 d1=, ， 3)工作輥軸頭的選擇 我們將軋機(jī)設(shè)計為工作輥傳動的軋機(jī)，將工作輥的軸頭設(shè)計為帶平臺的軸頭 6.4、軋輥強(qiáng)度校核 四輥軋機(jī)的支承輥直徑與工作輥直徑之比一般在1.5~2.9范圍內(nèi)，顯然，支承輥的抗彎截面系數(shù)教工作輥大的多，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(dān)。在計算支承輥時，通常按承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，因此，對支承輥只需要計算輥身中部和輥頸斷面的彎曲應(yīng)力。 1)支承輥校核： 支承輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布如圖所示，在輥頸的1-1斷面和2-2斷面上的彎曲應(yīng)力均滿足強(qiáng)度條件，即 式中 ——總軋制力 ，——1-1和2-2斷面的直徑 ，——1-1和2-2斷面支反力 ——許用彎曲應(yīng)力 支承輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力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（這時計算誤差不超過9%~13%），可得3-3斷面的彎矩表達(dá)式 輥身中部3-3斷面的彎曲應(yīng)力為 前面計算得到的軋制力為7200KN~2000KN,按軋制力P=7200KN時進(jìn)行校核 P/KN 7200 237 305 830 1440 340 476 680 支承輥材料為合金鍛鋼（9Cr2Mo）,其強(qiáng)度極限=700~750Mpa,軋輥的安全系數(shù)一般取n=4,則其許用應(yīng)力為=175~187.5Mpa。 代入數(shù)據(jù)得 157.1 101.8 58.7 2）工作輥校核 由于有支承輥承受彎曲力矩，故工作輥可只考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即只計算傳動端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 式中 ——工作在一個工作輥上的最大傳動力矩 ——工作輥傳動端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù) 前面所求得單輥扭矩為，取扭矩進(jìn)行計算 ，d為工作輥?zhàn)钚≈睆教幹睆? 則，=68.3Mpa 工作輥材料為冷硬鑄鐵,其強(qiáng)度極限=350~400Mpa,軋輥的安全系數(shù)一般取n=4,則其許用應(yīng)力為=87.5~100Mpa。 則許用切應(yīng)力 顯然，工作輥滿足強(qiáng)度要求 3）接觸應(yīng)力校核 四輥軋機(jī)支承輥和工作輥之間承載有很大的接觸應(yīng)力，在軋輥設(shè)計及使用時進(jìn)行校核計算。 如假設(shè)輥間作用力沿軸向均勻分布，由彈性力學(xué)知，輥間接觸問題可簡化成一個平面應(yīng)變問題。 H．赫茲理論認(rèn)為：兩個圓柱體在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部的彈性壓扁，存在呈半橢圓形分布的應(yīng)力。半徑方向產(chǎn)生的法向正應(yīng)力在接觸面的中部最大。最大應(yīng)力及接觸區(qū)寬度2b可由下式計算 式中 q——加在接觸表面單位長度上的負(fù)荷 ——相互接觸的兩個軋輥的直徑及半徑 ——與材料相關(guān)的系數(shù) 其中為軋輥材料的泊松比和彈性模數(shù)。 在輥間接觸中，除了需校核最大正應(yīng)力外，對于輥內(nèi)最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。 取， 代入數(shù)據(jù)計算得： 工作輥的輥面硬度HS=58~68，支承輥輥面硬度HS=45~50。查得許用應(yīng)力 顯然 則軋輥滿足強(qiáng)度要求。 七、軸承選用 1、支承輥采用四列圓柱滾子軸承 軸承代號 FCD 68120380 主要尺寸/mm|d: 340 主要尺寸/mm| D: 560 主要尺寸/mm|B: 380 主要尺寸/mm|Fw: 396 主要尺寸/mm|r(min): 4 主要尺寸/mm|r1(min): 4 基本額定載荷/kN|Cr: 6820 基本額定載荷/kN|C0r: 12900 2、工作輥采用四列圓錐滾子軸承 軸承代號 382034 基本尺寸/mm|d: 170 基本尺寸/mm| D: 260 基本尺寸/mm|B: 230 安裝尺寸/mm|da(max): 183 安裝尺寸/mm|Da(min): 240 安裝尺寸/mm|a1(min): 15 其他尺寸/mm|b1: 14 其他尺寸/mm|b2: 22 其他尺寸/mm|r(min): 3 其他尺寸/mm|r1(min): 2.5 基本額定載荷/kN|Cr: 1270 基本額定載荷/kN|C0r: 3290 極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 670 極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 850 八、參考文獻(xiàn) 1、孫一康 編著 《帶鋼熱連軋的模型與控制》 冶金工業(yè)出版社2007.2 2、王海文 主編 《軋鋼機(jī)械設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社 1986.6 3、王廷溥 主編 《金屬塑性加工學(xué)》 冶金工業(yè)出版社 1988.5 4、《機(jī)械設(shè)計手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 5、曹鴻德 主編 《塑形變形力學(xué)基礎(chǔ)與軋制原理》 機(jī)械工業(yè)出版社 6、周紀(jì)華 管克智 著 《金屬塑性變形阻力》 機(jī)械工業(yè)出版社 7、鄒家祥 主編 《軋鋼機(jī)械》 8、許石民 孫登月 主編 《板帶材生產(chǎn)工藝及設(shè)備》 冶金工業(yè)出版社 9、《機(jī)械設(shè)計手冊（軟件版）v3.0》