WS轧机结构分析及设计要点
轧机毕业设计
轧机毕业设计轧机毕业设计一、设计背景：轧机是一种用于金属加工的机械设备，主要用于将金属材料压延成不同形状和尺寸的工件。
随着工业的发展，轧机在金属加工领域中扮演着非常重要的角色。
然而，传统的轧机在使用过程中存在一些问题，如能耗高、操作复杂、生产效率低等，需要进行改进和优化。
二、设计要求：1. 减少能耗：设计一种能够降低轧机能耗的新型机构。
2. 提高操作便捷性：设计一种简化操作流程、提高操作便捷性的轧机控制系统。
3. 提高生产效率：设计一种能够提高轧机生产效率的自动化生产线。
三、设计方案：1. 能耗降低方案：通过对传统轧机进行机械设计，改变传统的辊体传动结构，采用高效能的发电机组对轧机进行动力供给，降低能耗。
2. 操作便捷性方案：设计一种新型的轧机控制系统，采用触摸屏控制面板代替传统的按钮控制方式，实现人机交互，简化操作流程。
3. 提高生产效率方案：在传统轧机的基础上，增加自动化生产线中的送料装置、收卷装置和贯通装置等，实现轧机的自动化生产。
四、设计步骤：1. 进行需求分析：了解用户的需求，明确设计的目标。
2. 进行研究论证：调研现有的轧机设计和技术，评估其优缺点。
3. 进行机械设计：根据设计要求，设计新型的机械结构，考虑能耗降低和操作便捷性。
4. 进行电气设计：设计轧机控制系统，选用合适的控制器和传感器，实现自动化生产。
5. 进行实验验证：制作样机，进行实验验证，检验设计方案的可行性和有效性。
五、设计预期成果：1. 能耗降低预期效果：应用新型的机构和动力供给方式，实现能耗降低，减少生产成本。
2. 操作便捷性预期效果：采用触摸屏控制面板，实现轧机的智能控制，提高操作便捷性，降低操作难度。
3. 提高生产效率预期效果：引入自动化生产线，实现轧机的自动化生产，提高生产效率和产能。
六、设计难点和创新点：1. 难点：克服机械设计中的结构和动力传递的复杂性，并找到适合的动力供给方式，降低能耗。
2. 创新点：引入触摸屏控制面板，实现轧机的智能化控制；设计自动化生产线，提高生产效率。
轧机机架的机构形式及设计
联接U型架与机架盖的斜楔斜度为1：50，为加工 方便，一般将机架孔做成直的，而增加一个斜的鞍 座。 压上装置安装在U型架的下横梁中，而压下装置 安装在机架盖的两侧。压下方式为手动。
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650型钢轧机开式机架结构图
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机架窗口尺寸：窗口宽度 由轴承座的宽度确定，同时 应该适当考虑H架的支腿强 度。但也不能过宽，这样对 轧制短轧件不利。 窗口高度由轧辊最大直径， 最大开口度以及轴承座的高 度，压下螺丝伸出尺寸、球 面垫的尺寸确定。
轧机机架
轧机机架的机构形式 牌坊的设计及计算
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§1 轧钢机机架的类型与结构
一、机架的类型 轧钢机机架是轧机的重要部件，轧辊、轧辊轴承以及轧 辊调整装置都安装在机架上。机架在轧制过程中承受巨大 的轧制力，必须有足够的强度与刚度。 轧钢机机架按其结构一般分为闭式机架与开式机架两种。 1、闭式机架 它是一个整体框架，一般通过上下联结梁将左右两片机 架联结在一起，并通过轨座将其安装在地基基础上。 特点：强度、刚度大，整体性强；但只能从其侧边换辊。 用途：轧制力大的初轧机、钢坯轧机；轧制力大并且轧 制精度高的板带轧机；精度高的小型轧机。
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横列式轧机
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开式机架的五种不同类型
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二、机架的主要结构参数
机架的主要结构参数指机架窗口尺寸（窗口高及宽）、 立柱断面尺寸。 1、机架宽度 B • 闭式机架——由于闭式机架只能从侧向换辊，其机架开 口宽度必须大于轧辊的最大直径Dmax。对四辊轧机为换辊 方便，其换辊侧（操作侧）开口宽度应比驱动侧宽5—— 10mm；其窗口宽为支承辊直径的1.3~1.5倍。由于机架内侧 与支承辊轴承座之间通常安装有滑板，在设计时，机架开 口宽度还应考虑（加上）滑板的厚度。 • 开式机架——决定于轧辊轴承座的宽度，同样也要考虑 机架内侧的耐磨滑板的厚度。（其开口大小与轧辊直径无 关）
型钢轧机结构原理
型钢轧机结构原理型钢轧机是一种广泛应用于金属加工领域的机械设备，主要用于将金属材料进行加工、成型和改变其形状。
它由多个部件组成，如滚轮、传动装置、电气系统等，这些部件共同协作完成轧制过程。
下面将详细介绍型钢轧机的结构原理。
1. 滚轮滚轮是型钢轧机最重要的部件之一，它由多个辊子组成，每个辊子都有自己的作用。
在轧制过程中，辊子通过相互作用来完成金属材料的加工和成型。
滚轮通常由铸铁或钢铁制成，具有高强度和耐磨性能。
2. 传动装置传动装置是另一个重要的部件，它负责将电动机产生的动力传递给滚轮以实现运转。
传动装置通常由减速器、联轴器和齿轮箱等组成。
减速器可以将电动机输出的高速旋转转换为适合滚轮运转的低速旋转；联轴器则可以连接不同部件并保证它们之间的正常运转；齿轮箱则可以提供更好的传动效率和更稳定的运转。
3. 电气系统电气系统是型钢轧机的控制中心，它负责控制轧机的启动、停止、速度调节等功能。
电气系统通常由开关、按钮、接线板和控制器等组成。
开关和按钮可以用来控制轧机的启动和停止；接线板则用来连接各个部件；控制器则可以对电动机进行调速，以适应不同金属材料的加工需求。
4. 润滑系统润滑系统是型钢轧机必不可少的部件之一，它可以保证滚轮在运转过程中不会因为摩擦而产生过多热量和损耗。
润滑系统通常由油泵、油管和油箱等组成。
油泵可以将润滑油送到需要润滑的部件上；油管则起到输送润滑油的作用；油箱则用来存储润滑油。
5. 辅助部件除了上述几个主要部件之外，型钢轧机还包括一些辅助部件，如底座、安全护罩、传感器等。
底座是型钢轧机的支撑结构，它可以保证轧机在运转过程中不会发生晃动和倾斜；安全护罩则可以保护工人的安全，防止他们被滚轮卷入；传感器则可以监测轧机的运转状态，并及时报警以避免发生故障。
综上所述，型钢轧机是一种复杂的机械设备，它由多个部件组成并共同协作完成金属材料的加工和成型。
了解型钢轧机的结构原理可以帮助我们更好地理解其工作原理和使用方法，从而更好地使用它来提高生产效率。
轧机的结构型式和性能
轧机的结构型式和性能轧机的结构型式和性能主要决定于轧辊的布置形式和主机座的布置形式。
1. 二辊轧机:结构简单、用途广泛。
它分为可逆式和不可逆式。
前者有初轧机、轨梁轧机、中厚板轧机等。
不可逆式有钢坯连轧机、叠轧薄板轧机、薄板或带钢冷轧机、平整机等。
80年代初最大的二辊轧机的辊径为1500毫米，辊身长3500毫米，轧制速度3～7米／秒。
2. 三辊轧机:轧件交替地从上下辊缝向左或向右轧制，一般用作型钢轧机和轨梁轧机。
这种轧机已被高效二辊轧机所取代。
3. 劳特式三辊轧机:上下辊传动,中间辊浮动,轧件从中辊的上面或下面交替通过。
因中辊的直径小，可减少轧延力。
常用于轧制轨梁、型钢、中厚板，也可用于小钢锭开坯。
这种轧机渐为四辊轧机所取代。
4. 四辊轧机:工作辊直径较小,传递轧制力矩,轧延压力由直径较大的支承辊承受。
这种轧机的优点是相对刚度高、压下量大、轧延力小，可轧制较薄的板材。
有可逆和连轧两种，广泛用作中厚板轧机、板带热轧或冷轧机以及平整机等。
5. 五辊轧机:五辊轧机有两种：一种是C-B-S(接触-弯曲-拉直)轧机,它是一种带有使轧件弯曲的小直径（为工作辊的1/20）空转辊的四辊轧机，其压下量比通常的四辊轧机大许多倍。
轧件围绕小空转辊发生塑性弯曲变形，可轧制难变形的金属和合金带材。
另一种是泰勒轧机，中间小辊的位置可沿轧机入口或出口方向调节，以保持轧件正确的厚度，用来轧制厚度公差很小的不锈钢、碳钢和有色金属带材。
6. HC轧机:高性能的、可控制辊型凸度的轧机。
相当于在四辊轧机的工作辊与支承辊之间增设一对可轴向移动的中间辊，并将两中间辊辊身的相应端部分别调整到与带钢两边缘对应的位置，以提高压力分布和工作辊弹性压扁的均匀性，保证带钢的尺寸精度并可减少其边缘的超薄量和开裂等缺陷。
HC轧机宜用作冷轧宽带钢。
7. 偏八辊轧机:它是四辊轧机的变型。
工作辊直径为支承辊的1/6，且作相对的偏移,以防止工作辊的水平弯曲，轧制力比四辊轧机小一半。
万能轧机机架结构研究及应力分析
万能轧机通过水平辊和立辊组成的孔型，实现水平和竖直方向上同时压下，满足型钢的生产需要。
万能轧机机架除了承受竖直方向的水平辊轧制力，还承受水平方向的立辊轧制力，万能轧机机架的弹性变形受两个方向的影响。
1万能轧机组成在H 型钢生产线上，精轧机组由万能粗轧机、轧边机、万能精轧机组成。
在万能粗轧机和精轧机轧机上各装有一对水平辊和一对立辊，通过水平辊和立辊从竖直方向和水平方向同时压下实现辊缝调整。
万能粗轧机和精轧机的不同之处主要是万能粗轧机的立辊为腰鼓形，而精轧机的立辊为圆柱形，为的是把H 型钢的翼缘轧平且与腹板垂直。
轧边机位于万能粗轧机和精轧机之间，主要作用是轧制H 型钢翼缘的端部，控制腹板宽度，使翼缘的边缘整齐。
在轧制过程中，轧边机只承受竖直方向的轧制力，因此轧边机架的构成相对简单。
通过这三种轧机，实现H 型钢轧制（见图1）[1]、[2]。
可以看出，钢坯轧制从右上方孔型开始，先经过一个万能粗轧机的凸面形立辊与水平辊组成的孔型，之后通过轧边机水平轧辊，最后经过万能精轧机轧辊的孔型。
万能轧机机架分为传动侧和操作侧（见图2），传动侧机架如上图右侧所示，操作侧机架如上图左侧所示。
在传动侧和操作侧机架上，又分为水平辊机架和立辊机架，两机架用螺杆把合到一起。
在两侧机架四个角方位上有四根拉杆，当操作侧机架装入轧机之后，通过锁紧液压缸给拉杆一个预紧力，将两机架锁紧。
在轧制过程中，上、下水平轧辊由电机驱动，立辊为被动辊。
各个轧辊用液压缸调整辊缝。
1.一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁大连1166002.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师，辽宁大连116600万能轧机机架结构研究及应力分析李龙华1、李爱臣2摘要：通过INVENTOR 建模，运用有限元分析万能轧机机架强度和刚度。
关键词：万能轧机；INVENTOR ；结构分析中图分类号：TG333文献标识码：A文章编号：1673-3355（2020）02-0004-04Universal Mill Frame Structure Research and Stress AnalysisLi Longhua ，Li AichenAbstract:The strength and rigidity of universal mills are analyzed with a INVENTOR established model by the means of a finite element analysis program.Key words:universal mill ；INVENTOR ；structure analysis10.3969/j.issn.1673-3355.2020.02.004图1万能轧机工作辊布置图2万能轧机图3轧边机轧边机（见图3）的操作侧机架上安装有换辊拖车，用于快速换辊，在机架的四个角方位上有四根拉杆，当操作侧机架装入轧机之后，通过锁紧液压缸给拉杆一个预紧力，将机架锁紧。
轧机毕业设计
轧机毕业设计轧机毕业设计在机械工程领域中，轧机是一种重要的设备，用于将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
轧机的设计和优化对于提高生产效率和产品质量至关重要。
在毕业设计中，我选择了轧机作为研究的主题，旨在通过对轧机的设计和改进来探索如何提高金属加工过程的效率和质量。
1. 背景介绍轧机是一种金属加工设备，广泛应用于钢铁、有色金属等行业。
它通过将金属材料通过一系列辊子的压制和变形，使其达到所需的形状和尺寸。
轧机的设计和操作对于产品质量和生产效率至关重要。
然而，当前市场上存在一些问题，如轧机的能耗较高、生产效率不高等。
2. 目标和意义本毕业设计的目标是设计一种能够提高轧机生产效率和降低能耗的新型轧机。
通过对现有轧机的分析和比较，找出其不足之处，并进行改进和优化。
这将有助于提高金属加工行业的竞争力，减少资源浪费，同时也对环境保护具有积极意义。
3. 设计原理轧机的设计原理是利用辊子的旋转和压力，对金属材料进行加工。
辊子的形状和尺寸对于加工效果有着重要影响。
在设计新型轧机时，需要考虑辊子的材料选择、形状设计、加工工艺等因素。
此外，还需要考虑辊子之间的间隙大小，以及辊子的运行速度等参数。
4. 改进方案在改进轧机的设计时，可以考虑以下几个方面：4.1. 辊子材料的选择：选择高硬度、高耐磨性的材料，以提高轧机的寿命和耐用性。
4.2. 辊子形状的优化：通过优化辊子的形状，可以改善金属材料的变形性能，提高产品的质量。
4.3. 辊子间隙的控制：合理控制辊子之间的间隙，可以实现更精确的加工效果。
4.4. 控制系统的改进：采用先进的控制系统，可以提高轧机的自动化程度，减少人为操作的误差。
5. 实验与仿真为了验证新型轧机的设计方案，可以进行实验和仿真。
通过在实验室中搭建轧机模型，并进行加工试验，可以评估轧机的性能和加工效果。
同时，还可以利用计算机仿真软件，对轧机的运行过程进行模拟，以验证设计方案的可行性。
6. 结果和展望通过对轧机的设计和改进，可以提高金属加工过程的效率和质量。
轧机简介介绍
01
轧机的应用范围
轧机在工业中的应用
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汽车制造
轧机用于生产汽车外板、 座椅、车门等部件，提高 了生产效率和产品质量。
建筑行业
轧机可以生产各种类型的 钢材，如H型钢、工字钢 等，用于建筑结构和桥梁 建设。
家电行业
轧机用于生产冰箱、洗衣 机等家电的内部结构件和 外部覆盖件。
轧机在冶金行业中的应用
传动装置包括电动机、减速机和齿轮箱等，负责驱动轧辊 旋转。工作机座是支撑和安装轧辊的基座，调整装置则用 于调整轧辊之间的距离和压力。安全保护装置则包括电气 保护、液压保护和机械保护等，确保操作人员的安全。
01
轧机的工作原理
轧机的工作原理
• 轧机是金属压力加工的重要设备之一，广泛应用于生产各种形 状的金属板材、管材、型材等。它通过一系列的机械和液压系 统，将金属原材料在两个或多个旋转的轧辊之间通过压力进行 塑性加工，从而得到所需的形状和尺寸。
01
轧机的维护与保养
轧机的日常维护
保持设备清洁
经常清理轧机表面的灰尘和污垢，避 免积累导致设备故障。
检查紧固件
定期检查轧机上的螺丝、螺母、螺栓 等紧固件是否松动，若有松动及时拧 紧。
检查润滑系统
确保轧机的润滑系统正常工作，油路 畅通，油位合适，避免润滑不良引起 设备磨损。
检查电机和传动系统
检查电机运转是否正常，传动系统是 否有异常响声或振动。
操作过程中，必须穿戴劳动防 护用品，如安全帽、防护眼镜 、防护手套等。
严禁在轧机运转时进行维修或 更换部件，必须停机并切断电 源后进行。
严禁在轧机区域吸烟或使用明 火，防止火灾事故的发生。
轧机事故的预防措施
1200WS轧机结构参数设计
文件 来 获得 所需 的弹 性体 梁 ，弹簧 阻尼 单 元用 ５号 力元 件 “ ｐｉｇ Ｄ ｍ ｅ ａａ ｅ” 表示 。 Ｓ ｒ － ａ ｐ ｒ ｒ ｌｌ ｎ ｐ ｌ 来
ＳＭＰ Ｃ Ｉ Ａ Ｋ中模 型的所有参数都选用经过 Ａ Ｓ Ｓ优化后的 ＮＹ
参数（ ２中参数 ）得到在该组 最优参数下振动梁头部位 移随 表 ，
时间的变化 曲线 如图 ５所示 。 通 过结果 曲线分析 ， 出该 曲线 的振 幅值为 １ ．１ 与优 得 ２８ｍｍ，
化 结果相 比， 两者之 间误差 约为 ７８ ％， ． ４ 考虑 到两种软 件建模方
图 ４ ＳＭＰ Ｋ建立的振动梁模型 Ｉ ＡＣ
法 的不 同及计算精度 在工程分析 中， 该误差是可 以接受的。
第 １期
２０ ０ ８年 １月
文章 编 号 ：０ １３ ９ （０ ８ ０ － ０ ３－３ １０ — ９ ７ ２ ０ ） １０ １－ ０
机 械 设 计 与 制 造
Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ 一１ 一 ３
１０ ＷＳ ２ ０ 轧机结构参数设计
由于待分析的振动4结论梁为弹性体梁因此建模时需要用到simpack的接口程序本文通过建立破碎机振动梁的有限元模型对应力和位移beam通过beam生成后缀为sid的文件该文件包含了梁的相关参数如弹性模量密度几何尺寸等建模时通过调用该约束下梁的截面参数及减振器的刚度和阻尼系数等进行了优化
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WS轧机结构分析及设计要点
钢材在国家经济发展及居民生活中发挥着重要的作用，现今，我国的钢铁产量居世界第一，在钢材的生产过程中，WS轧机是应用于板材生产中的重要设备，其主要采用的是一个工作辊可移动和工作辊弯辊技术，从而大幅度地提高板材生产的精度。
在WS轧机的设计过程中，做好对于WS轧机的结构和零件的设计能够使得WS轧机的设计更为合理，产量和板材的生产精度更为优秀。
标签：四辊冷轧机；工作弯辊；辊横移；结构设计
前言
在经济快速发展的今天，对于板材的产量与生产精度提出了更高的要求，因此，做好对于新型板材的研制以满足对于板材精度的需要是现今乃至今后一段时间内轧机研究的重点。
冷轧板带是近些年来应用较多的一种板材，同时随着经济的快速发展，冷轧板材的需求将会越来越大，做好对于WS轧机的研发和结构设计对于确保冷轧板材的生产有着十分重要的意义。
1 WS冷轧机工作原理
1.1 冷轧机板形控制中所面临的困难
四辊冷轧机是现今广泛应用于板材生产的重要设备，相对于二辊轧机，其通过采用较小的工作辊径和较大的支撑辊径来降低辊工作时轧制力所带来的挠度，但是，在使用过程中发现，当冷轧机的支撑辊径超过一定的范围后将会使得冷轧机无法降低其挠度对轧机所带来的影响，其主要是由于造成轧机工作辊的挠度多是由于支撑辊和工作辊之间的不均匀接触所带来的，为降低和控制外力所带来的挠度，可以采用在工作辊中突出原始磨削的凸度或是在冷轧机的工作辊中添加液压反弯装置。
在辊表面添加凸度，由于凸度是定值，从而使得在冷轧机轧制过程中无法灵活的应对轧制力的变化，再加上在工作中由于热膨胀/磨损等所带来的影响将会使得冷轧板形的控制较为困难，其缺乏足够的控制能力，因此在冷轧机结构中应用不多。
而在冷轧机中使用反弯装置能够更好的对板形进行控制，但是其在工作的过程中由于受到辊径强度以及轴承寿命方面的考虑，限制了其工作时的工作压力。
同时对于L/D比较大的工作辊液压反弯容易使得轧制的冷轧钢带出现复合波。
从而影响冷轧钢的轧制效果。
随着科技的进步，现今还发展了通过加热或是冷却来对工作辊热凸度进行控制的方法或是通过改变辊内高压油压力来改变辊凸度的方法，但都并未达到预期效果，因此，需要加强对于板形控制的方法来提高板形的精度。
1.2 WS轧机的工作原理（如图1所示）
一般的四辊轧机在工作时由于结构的限制使得其在工作时支撑辊与工作辊的两端存在着“有害区”，其中“有害区”主要是指在工作中由于弯曲应力和辊变形
应力所带来的应力集中区，在这一应力集中区由于压力的影响将会使得冷轧板材的边部无法达到所需要的厚度，为减少应力集中所带来的影响，在上世纪70年代相继设计出了HC轧机和HCW轧机等机型，WS轧机就是在此基础上所设计出来的一种轧机，其主要特点是在辊两端采用了带锥度的形式来减小应力集中所带来的影响，辊的锥度的大小可以通过对轧机中的弯辊力、工作辊轴向移动量等几个参数来进行计算来确定，可以有效的减少板端减薄量和中间浪，从而实现通过锥度来对其“有害区”进行控制，同时随着“有害区”区域的减小或是消除，可以使得轧机对于弯辊力的控制更为高效，有效满足板材轧制的需求，甚至于有时为了满足宽带轧制的需求，支承辊也常常带有类似的锥度。
1.3 WS轧机的结构特点
WS轧机的机架部分主要由两片机架、上横梁、下横梁以及轨座等组成，其中在两片机架窗口的两侧及底面都印有滑板的闭式牌坊，并通过使用上下横梁对其进行连接，对于机架的下端通过使用螺钉固定在轨座上，牌坊窗口两侧面装有抬升轨道，因此，机架是WS轧机中的重要支撑基础，为使得机架具有良好的支撑效果多选用的是铸钢材料。
1.4 WS轧机中的工作辊横移装置
WS轧机中的工作辊主要是由移动缸块、支撑块、弯辊缸以及固定缸块等组成，其中对于WS轧机中的工作辊轴承座主要是由移动缸块上的轴向挡板与移动缸块来进行连接的，在WS轧机工作时其主要是通过横移缸的作用下，使其沿着工作辊轴线方向进行移动，横移量控制在110毫米左右，为确保横移效果，需要使用8个液压缸产生18MPa工作压力，对工作辊施加正向的弯曲力。
1.5 WS轧机中的压下调零装置
WS轧机中的压下调零装置一般被安装在轧机的机架上，其主要采用的是电机带动蜗轮蜗杆的形式与压下、上升螺丝相连，从而带动工作辊的上升、下降，并在压下螺丝附近加装测压装置，通过装在下面的快速垫与上支撑辊轴承相互连接。
1.6 工作辊的横移装置
工作辊的横移装置主要是由移动缸块、支撑块、弯辊缸等部分组成，工作辊轴承座主要是由移动缸块上的轴向挡板与移动缸块进行连接，从而使得工作辊在横移缸的作用下在工作辊轴线方向进行0-110mm范围内的移动，同时还可以通过在移动缸块上加装液压缸的方式来为工作辊提供正弯力。
3 结束语
经济的发展对板材提出了更高的需求，做好对于板材精度的控制是现今乃至今后一段时间板材轧制的重点，相对于热轧制，冷轧制在板材精度的控制以及变
形力等方面都有着不小的优势，WS轧机现今已经广泛应用于板带材的生产中，其有着广泛的发展前景，文章在分析WS轧机工作原理的基础上对其的结构特点等进行了分析阐述。
参考文献
[1]邹家祥.轧钢机械理论与结构设计[M].冶金工业出版社，1993，5.
[2]王海文.轧钢机械设计[M].机械工业出版社，1983，6.
[3]邹家祥.轧钢机械[M].冶金工业出版社，2000，6.。