毕业设计 轧辊的工艺计算

毕业设计说明书 1 设计目录 前言………………………………………………………...1 第一章 轧辊的工艺计算 1.1 轧辊的基本参数………………………………..5 1.2 轧辊的材料、轧辊的硬度面…………………..5 1.3 轧辊的强度校核………………………………..6 1.4 工作辊与支承辊的接触应力…………………..9 1.5 轧辊的变形计算……………………………….10 1.6 工作辊与支承辊间的弹性变形……………….11 1.7 轧辊轴承的选择……………………………….12 1.8 轴承寿命的计算……………………………….12 1.9 轧辊轴承润滑………………………………….13 第二章 压下螺丝与螺母的工艺参数 2.1 压下螺丝的选择……………………………….14 2.2 压下螺母的选择……………………………….15 2.3 电机的选择…………………………………….17 第三章轧辊平衡系统的工艺参数 3.1 支承辊平衡缸的选择………………………….18 3.2 工作辊平衡缸的选择………………………….19 第四章机架的工艺参数 4.1 机架的主要结构参数………………………….20 4.2 机架的结构…………………………………….21 4.3 机架的强度计算……………………………….24 第五章 工作机座刚度计算 5.1 轧辊系统的弹性变形………………………….25 5.2 轧辊轴承的弹性变形………………………….26 5.3 轴承座的弹性变形…………………………….27 5.4 压下系统的弹性变形………………………….28 5.5 支承辊轴承座和压下螺丝间各零件的弹性变形………30 5.6 压力调心板的接触变形……………………….31 5.7 机架的弹性变形……………………………….32 第六章 轧辊轧制力矩的计算…………………………..33 第七章 减速器…………………………………………..34 第八章 万向接轴的选择………………………………..35 第九章 电动机容量计算与校核 9.1 主电机容量的计算…………………………….36 9.2 主电机容量的校核……………………………. 结束语……………………………………………………..39 参考文献…………………………………………………..40 毕业设计说明书 2 前言 随着汽车、制罐、无线电技术等部门的迅速发展，冷轧薄板的产量日 益增加。 冷轧的生产成本比热轧的高10%，投资费用比热轧多20-25%，但冷轧 钢板的性能和质量都比热轧的好，在同样的用途下，可以节约金属达30%， 故冷轧薄板得到迅速发展。美国使用的薄板几乎百分之百都是冷轧的，热 轧薄板的焊管冷弯型钢的坯料都是冷轧的。 目前，国外绝大多数薄板是连续式生产，成卷供应。冷轧薄板轧机有： 连续式冷轧机，多辊式轧机（八辊，十二辊，二十辊等），四辊可逆冷式轧 机，六辊冷轧机和特殊轧机。目前用得最多的是连续式冷轧机，四辊，六 辊和十二辊式轧机。本方案十四辊窄带钢实验轧机。 目前生产冷轧薄板的规格： 薄钢板： 最小厚度0.15mm 最大宽度 2000mm 铁 皮： 最小厚度0.07mm 最大宽度 1300mm 薄板带钢：最小厚度0.0015mm 最大宽度 1000mm 世界轧钢工业和技术的进步主要集中在生产工艺流程的缩短和简化， 近终形连珠，轧材性能高品化，品种规格的多样化，控制管理计算机化。 使轧钢生产转入质量型的低成本的轨道上，以扩大市场，提高竞争力。 轧钢生产工艺流程将更加紧凑，并趋向于铸轧一体化生产，经历百年 的以辊轧为特点的连续变形的轧钢技术在可见的未来，仍然将是钢铁工业 钢材成型的主流技术，由于连铸辊轧技术是连续的，高效和可控的，他便 与计算机等高新技术的应用。因此在计算机产业应用方面一直处于整个钢 铁工业生产流程的前列。在新世纪 以辊轧为特征的轧钢工艺虽然不会发生 重大变革，但在轧钢前后工序的衔接技术必将发生长住的进步。 热轧生产正在趋向生产薄（或小）规格的产品，以实现热轧产品代替 部分冷轧产品。在20 世纪，由于连续特别是近终形连铸的发展，以实现轧 钢行业淘汰了初轧工序，而即将投入生产的薄带钢连珠，将使连铸与热轧 工序合二为一。从而取消了传统板带材生产的热轧工序，将连铸的薄带钢 直接冷轧。 与此同时，炼钢技术的进一步提高了钢的纯净度，近终形连铸对凝固 过程和凝固组织的优化控制，使保证刚才性能所需的最小压缩比发生了变 化研究工作进一步证明，炼钢----连铸----轧钢三者技术进步的相互影响， 将实现可谓的“极限近终形连铸”和“最小压缩比榨制”的低能耗，低成 本的铸轧一体化。这不仅对板材，而且也是棒，线，型材生产发展的方向。 本设计方案的四辊轧机和一般四辊轧机的不同之处为工作辊相对支承 辊直径小，其余都基本相同。四辊轧机轧辊的驱动方式有两种，即驱动工 作辊和驱动支承辊的方法，前者传动装置较为紧凑，后者则尺寸较大，但 是支承辊传动能够适用于小直径工作辊，且传动平稳，能够减少振动，由 于这些因素，本实验轧机采用支撑辊传动。 用高新技术改造传统的轧钢工业，20 世纪轧钢技术取得重大进步的重 要特征是信息技术的应用，AGC 的广泛应用就是例证。以后的板形自动控制 技术等，无一不是以计算机为核心的高新技术应用的结果。先进的高精度， 多参数在线终合测试技术与高响应速度的控制系统相结合，保证了轧制生 产的高精度，高速度以及生产产品的高质量。 毕业设计说明书 3 为适应近终形连铸技术，实现“最小压缩比轧制”，且提高带钢的硬度、 机械性能。本轧机设计为四辊可逆式轧机，它衔接连铸后的技术工艺减少 工序，可实现往返可逆轧制。四辊轧机还能提供较大的轧制力，故能提高 轧件的可轧硬度，扩大了轧件硬度范围，实现了规格的多样化。

一、轧辊的工艺计算 轧辊是轧钢中直接轧制轧件的主要部件，轧辊直接与轧件接触，强迫轧 件发生塑性变形。轧辊的种类很多，根据不同轧机的工艺条件正确选择轧 辊对轧机的生产率、产品品种质量等都有重要影响。 1、轧辊的基本参数： D—轧辊的直径 L—辊身长度 d—辊颈直径 l—辊颈长度 工作辊： 根据文献〖3〗中式3-2： 其中：R－－轧辊辊身的半径

p －－压下量

p－－ 摩擦系数

既有R2ph 根据文献〖2〗表1-2 在没有润滑条件下冷轧钢 p≥ 0.18 p μ 毕业设计说明书 4 取p =0.2 p =2-0.2=1.8 则R 22.08.1=45 既D190 考虑到工作辊所收的冲击载荷及减小刚度变形，控制板形，取100 1 D = mm 根据文献〖1〗 L= Bmax + a 式中： Bmax －－板带的最大轧制宽度 a －－视板宽而定的系数 当Bmax 〉200mm 时，取a =100～200mm 由于Bmax =250 故取a =100mm 所以L=250+100=350mm 支撑辊 根据文献〖2〗表3-3 对于支承辊传动的四辊轧机：

12DD3～4 取12

D

D

3.2

即有：D2=3.2D1=320mm 辊颈 辊颈是轧辊的支撑部分，轧辊是依靠辊身两侧的辊颈支撑在轴承上的。 使用滚动轴承时： d=0.5～0.55D 考虑到工作辊辊颈处强度，取d1 =0.55 D1 =55mm 考虑到支承辊传动，还要受扭转力矩。 故取， d2 =0.55 D2 =176mm 选取 d2 =180mm

辊颈长度考虑到轴承的安装配合，尺寸如下图： 工作辊和支承辊得简图： 毕业设计说明书

5 最大重车率： 根据文献〖2〗，表3-4 工作辊最大重车率：3～6% 取6% 支承辊最大重车率：10% 2、轧辊的材料，辊的硬度面 材料：根据文献〖2〗，选用合金锻钢，在我国“重型机械标准”中已有

规定，JB/2Q4289-86 标准中列出了热冷轧机轧辊用钢， 选用9orMC2合金锻钢，材料的机械性能好，强度和硬度高作为轧辊这一重要部件， 其要求高，故选用合金锻钢。 辊面硬度： 根据文献〖3〗，表3-5 和表3-6， 对于工作辊：Hs≥ 95，其淬硬度深度必须大于6mm 辊颈硬度范围：30～50 Hs ， 取40 Hs 。 对于支承辊：表面淬火硬度 Hs D=80～90 其有效淬硬度深度必须大于10mm。 辊颈硬度范围：30～50 Hs ， 取40 Hs 。 3、轧辊的强度校核 四辊轧机有两个工作辊（直径小）和两个支承辊（直径大），轧制压力 由工作辊传到支承辊，再由支承辊轴承座传给机架。由于支承辊具有较大 的刚性，其直径为工作辊直径的几倍，故抗弯断面系数业必工作辊大的多。 辊系在轧制过程中将产生弯曲变形，驱动的支承辊还将存在扭转变形。 如果工作辊和支承辊的辊身同时为圆柱形，又都以相同的弯曲率弯曲， 工作辊及支承辊的弯曲挠度为：

ƒw=R141DPw ƒB= R142DPB 式中： R1 －－比例系数 因为Wf = Bf，则轧辊的弯曲力矩与作用在轧辊上的载荷成正比: