【正文】 柱上的水平力；當(dāng)坯料咬入時(shí)，由加減速引起的作用在機(jī)架立柱上的水平慣性力；由于萬向接軸的傾斜傳動(dòng)和軋輥的軸向串動(dòng)引起的作用于機(jī)架上的軸向沖擊力；各種水平力所形成的傾翻力矩在機(jī)架下支撐面上引起的反力；在上述作用力中，以軋制力為最大，其他力與軋制力相比數(shù)值很小，因此，在計(jì)算機(jī)架時(shí)，通常忽略其他力的影響[18]。 (5)集中載荷和體積載荷、面載荷的方向。 (4)慣性載荷：結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷（例如，重力、加速度）。需要強(qiáng)調(diào)的是，除了磁場分析以外，用戶不需要告訴ANSYS使用的是什么單位制，只需要自己決定使用何種單位制，然后確保所有輸入值的單位制統(tǒng)一，單位制影響輸入的實(shí)體模型尺寸、材料屬性，實(shí)常數(shù)及載荷等。 (2)在其他軟件（比如CAD）中創(chuàng)建實(shí)體模型，然后讀入ANSYS環(huán)境中，經(jīng)過修正后劃分有限元網(wǎng)格。
前處理是指創(chuàng)建實(shí)體模型以及有限元模型。 (9)流體動(dòng)態(tài)分析 ANSYS中的流體單元能進(jìn)行流體動(dòng)態(tài)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。 (6)電磁場分析 主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁能量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電路和能量損失等。ANSYS中的穩(wěn)定性分析主要分為線性分析和非線性分析兩種。ANSYS可進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析的類型包括瞬時(shí)動(dòng)力分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)影響不顯著的問題。 ANSYS軟件含有多種分析能力，包括簡單線性靜態(tài)分析和復(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)分析。經(jīng)過30多年的發(fā)展，如今的ANSYS軟件更加趨于完善，功能更加強(qiáng)大，使用也更加方便。 `(5)由平衡方程組求解未知節(jié)點(diǎn)位移和計(jì)算單元應(yīng)力。 (3)分析單元的力學(xué)特性。結(jié)構(gòu)離散化時(shí)，劃分的單元大小和數(shù)目應(yīng)根據(jù)計(jì)算精度的要求和計(jì)算機(jī)的容量來決定。 (2)適用性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，幾乎適用于求解所有的連續(xù)介質(zhì)和場問題。結(jié)構(gòu)有限元法一般是以節(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量，一旦得到單元結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的位移列陣，就能夠求得該單元中任意的位移、應(yīng)力和應(yīng)變。1963到1964年，Besseling，Melosh和Jones等人證明了有限單元法是基于變分原理的里茲（Ritz）法的另一種形式，從而使里茲法分析的所有理論基礎(chǔ)都適用于有限單元法，確認(rèn)了有限單元法是處理連續(xù)介質(zhì)問題的一種普遍方法。有限單元法的基本思想的提出，最早可追溯到Courant在1943年的工作，他第一次嘗試應(yīng)用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)和最小位能原理相結(jié)合的方法。有限元法在20世紀(jì)50年代起源于航空工程中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的矩陣分析。為了便于更換軋輥，在閉式機(jī)架中，換輥側(cè)（非傳動(dòng)側(cè)）的窗口寬度比傳動(dòng)側(cè)的窗口寬度應(yīng)大5~10毫米[15]。2）機(jī)架立柱和上下橫梁截面應(yīng)滿足機(jī)架受力時(shí)的強(qiáng)度和剛度要求。因?yàn)榇翱趦?nèi)要裝設(shè)液壓缸和測壓頭，所以機(jī)架串口高度尺寸比舊式軋機(jī)機(jī)架要大的多。板、帶材軋機(jī)的機(jī)架要有盡可能大的剛度，因此，大都采用整體鑄造結(jié)構(gòu)。 軋制功率的計(jì)算 （33）式中 N軋制功率； 軋制力矩； 表32 軋制力矩和軋制功率的計(jì)算道次參數(shù)123456工作輥通用參數(shù)，e=4mm ,mm軋制力P,KN256434183073295029672419前后張力對軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角,176。 (7)第21~22項(xiàng)，,。 本章小結(jié)表21 本章中計(jì)算得到了下列設(shè)計(jì)參數(shù)軋輥的參數(shù)工作輥(mm)支承輥(mm)輥身長度輥身直徑輥徑直徑輥徑長度輥頭直徑平頭厚度過渡圓角半徑工作輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)的撓度工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對于輥身中點(diǎn)的撓度支承輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)的撓度支承輥輥身中點(diǎn)相對于支點(diǎn)的撓度53 第3章 軋機(jī)的力能參數(shù) 第3章 軋機(jī)的力能參數(shù) 軋制工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 軋制材料的確定 軋機(jī)的軋制材料為：鋁及其鋁合金，制定軋制工藝規(guī)程選用的材料為1050A 軋制道次的確定根據(jù)軋制道次的計(jì)算公式[9]圖(23) （31） 式中 來料的橫斷面積 成品的橫斷面積 平均延伸系數(shù) 其中平均延伸系數(shù) ，對于各種不同的軋制情況可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料確定之，根據(jù)計(jì)算來料8mm 厚的板材，經(jīng)計(jì)算取6道次。 值的計(jì)算 將相關(guān)參數(shù)代入公式（223）求得 工作輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)的撓度：工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對于輥身中點(diǎn)的撓度:支承輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)的撓度：支承輥輥身中點(diǎn)相對于支點(diǎn)的撓度： 軋輥的校核軋輥是軋機(jī)的加工工具，直接承受軋制壓力，一般來說，軋輥是消耗性的零件，就軋機(jī)整體而言，軋輥的安全系數(shù)最小，因此軋輥的強(qiáng)度往往決定整個(gè)軋機(jī)的負(fù)荷能力[7]。同理可求出工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對于輥身中點(diǎn)的撓度為： （217） 支承輥相應(yīng)撓度的公式推導(dǎo)支承輥撓度的計(jì)算支撐輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)撓度的計(jì)算： （218）式中支承輥材料的彈性模數(shù)和剪切模數(shù)；支承輥輥身截面的慣性矩和面積； 考慮剪力分布不均的系數(shù)，相對于圓截面，可取。工作輥的撓度取決于支承輥的撓度、工作輥與支承輥間彈性壓扁的不均勻性以及軋輥的實(shí)際凸度和凹度等因素[6]。因此，在軸承外圍尺寸允許的條件下，應(yīng)盡可能使輥徑直徑取得大一些。這需要視所選用的軸承而定[5]，本設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)軸承，由于其外圍尺寸較大，輥徑直徑無法取得很大，根據(jù) （23）式中輥徑直徑輥身直徑取輥徑長度 （24）式中輥徑長度輥身直徑取輥徑向輥身過渡處，為了減小應(yīng)力集中，要做成圓角。本次設(shè)計(jì)中因此：工作輥輥身直徑的計(jì)算 （22）考慮到冷軋時(shí)軋輥的彈性壓扁，冷軋板帶軋機(jī)輥身的最大直徑根據(jù)最小可軋厚度確定。軋輥由輥身、輥頸和軸頭三部分組成。 本章小結(jié)本章介紹了國內(nèi)外鋁板軋機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了鋁及其合金的軋制工藝，詳細(xì)的介紹了冷軋?jiān)O(shè)備的生產(chǎn)流程。與可逆此外，軋機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。軋機(jī)的工作制度按操作方式分為不可逆式和可逆式[4]。四輥冷軋機(jī) 四輥軋機(jī)有工作輥傳動(dòng)和支承輥傳動(dòng)兩種方式。鋁箔軋制，因塑形好、抗力低，軋制過程易斷帶不宜連軋，因此普遍采用單機(jī)不可逆式四輥軋機(jī)生產(chǎn)。國外普遍對冷軋機(jī)進(jìn)行現(xiàn)代化技術(shù)改造。按工藝要求選擇機(jī)型 冷軋機(jī)按工藝要求又可分為冷粗軋機(jī)、中軋機(jī)及精軋機(jī)三類，實(shí)現(xiàn)軋機(jī)專業(yè)化。選擇冷軋機(jī)型式除一般原則，還可根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)、軋制工藝要求、軋機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等進(jìn)行[3]。其中典型的冷軋?jiān)O(shè)備如下圖11 圖11 鋁板冷軋機(jī)組生產(chǎn)流程圖1卸卷機(jī)；2卷取機(jī)； 3液壓剪； 4軋機(jī)工作機(jī)座； 5導(dǎo)輥； 6引料器； 7直頭機(jī)； 8開卷機(jī)； 9送料車?yán)滠垯C(jī)組的生產(chǎn)流程是：送料車將帶卷運(yùn)至直頭機(jī)的雙錐式開卷機(jī)上，帶卷直頭后，用引料器將帶卷端頭引出，經(jīng)液壓剪切頭后送軋機(jī)軋制。 與一般的軋鋼工藝相比，鋁及其合金板、帶的生產(chǎn)流程有以下特點(diǎn)：1）鋁錠要經(jīng)過銑面（純鋁板錠除外），以清除表面缺陷，一般每邊銑去8~12mm。世界上最先進(jìn)的鋁板帶冷軋機(jī)的軋制速度可達(dá)到2400mm/min，意大利可米塔爾鋁業(yè)公司擴(kuò)建了一臺(tái)由奧鋼聯(lián)提供的四輥冷軋機(jī)，為工廠的鋁箔軋機(jī)提供毛料，這臺(tái)冷軋機(jī)中了當(dāng)前鋁帶冷軋的各種先進(jìn)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)萬能冷軋機(jī)，生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍廣。該機(jī)于1986年10月正式投產(chǎn)[1]。建國以后，中國大地上的鋁軋制企業(yè)如雨后春筍般茁壯成長起來。真正的鋁板帶軋制是在新中國成立后發(fā)展起來的，1956年11月6日中國第一家大型綜合鋁業(yè)生產(chǎn)企業(yè)東北輕合金有限責(zé)任公司（當(dāng)時(shí)工廠代號為101廠）在蘇聯(lián)的援助下建成投產(chǎn)，開創(chuàng)了中國現(xiàn)代化鋁板帶軋制工業(yè)的先河，從此中國有了現(xiàn)代化的鋁軋制企業(yè)。該技術(shù)水平基本與20世紀(jì)70年代中期的國際水平相當(dāng)。,設(shè)計(jì)能力300kt/a，僅用于鋁罐毛料薄板的生產(chǎn)。見表12表12 鋁合金軋材的分類軋材品種尺寸 mm厚度寬度長度熱軋厚板5~60500~25002000~10000特厚板80以上500~25002000~10000冷軋薄板~500~25002000~10000箔材~5~1000—— 鋁及其合金的軋制工藝簡述常見的鋁及其合金的生產(chǎn)流程包括鋁錠銑面、鋁錠蝕洗、包鋁、加熱、熱軋、預(yù)先退火、冷軋、中間退火、預(yù)剪、成品退火、淬火、人工時(shí)效、精整、涂油包裝等工序。 鋁及其合金的軋制設(shè)備常用的鋁及其合金的軋制設(shè)備如下：熱軋?jiān)O(shè)備、冷軋?jiān)O(shè)備、剪切設(shè)備、退火設(shè)備、酸洗設(shè)備、鋁箔的合卷和分卷設(shè)備、鋁錠銑面設(shè)備。按軋機(jī)操作方式有可逆式和不可逆式兩種。只有少數(shù)工廠采用二輥及四輥可逆軋機(jī)；2）帶式生產(chǎn)的帶材軋機(jī)，一般采用四輥軋機(jī)，產(chǎn)量大品種較單一時(shí)采用冷連軋機(jī)，窄帶材低速軋制也采用二輥軋機(jī)；3）箔材軋機(jī)，通常采用工作輥小的四輥及多輥軋機(jī)；4）平整軋機(jī)，也屬精軋機(jī)，壓下量很小，用于帶材的平整和拋光，一般采用輥徑較大，速度較低及功率較小的二輥軋機(jī)。近幾年有少部分廠已經(jīng)引進(jìn)了這種現(xiàn)代化的冷軋機(jī)。鋁及鋁合金，普遍采用3~6臺(tái)四輥連軋。一般在滿足產(chǎn)品品種及規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量要求時(shí)，宜優(yōu)先選擇輥數(shù)少的軋機(jī)。但工作輥和支承輥之間易出現(xiàn)打滑，而且工作輥在水平方向有較大的側(cè)向彎曲，影響軋制精度。而且調(diào)整時(shí)速度難以提高，軋制條件難以保持穩(wěn)定，人工操作影響更大。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，采用輸送裝置返回帶卷，軋輥和軋件的冷卻條件好。軋制相比能提高軋制速度，帶材質(zhì)量更穩(wěn)定。冷軋板軋輥的輥身微凸，當(dāng)它受力彎曲時(shí)，可保持良好的板型。 軋機(jī)工作輥的基本參數(shù) 工作輥輥身的長度和直徑根據(jù)工作輥輥身長度應(yīng)與板、帶材的寬度相適應(yīng)的原則及所給的數(shù)據(jù)，可以用下式確定輥身的長度： （21）式中 輥身長度 板帶材的最大寬度；隨帶材寬度而異的余量，當(dāng)時(shí)，取；當(dāng)，取。因此，在軸承外圍尺寸允許的條件下，應(yīng)盡可能使輥徑直徑取得大一些。輥徑直徑因軸承徑向尺寸所限，致使輥徑與輥身交界處通常為軋輥發(fā)生破壞的薄弱環(huán)節(jié)。在評定軋機(jī)剛度和設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，需要以下幾個(gè)數(shù)據(jù)：即在軋制力作用下工作輥輥身邊緣相對于中點(diǎn)的撓度、工作輥輥身和板材邊緣接觸處相對于輥身中點(diǎn)的撓度。圖(21) 確定時(shí)所用到的計(jì)算簡圖由所產(chǎn)生的彎矩為： （213）由所產(chǎn)生的剪力為： （214）由所產(chǎn)生的彎矩為： （215）由所產(chǎn)生的剪力為： 所求撓度之處作用的單位力引起的彎矩和剪力為： 將以上彎矩和剪力的計(jì)算式代入式212,積分整理可得： （216）式中工作輥輥身直徑。 軋輥輥身中部與邊部壓力差值的確定 （223）式中， ， ，求得值并將式（216）、（217）、（220）、（221）做適當(dāng)?shù)暮喕?，得到如下的?jì)算公式:工作輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)的撓度： （224） 工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對于輥身中點(diǎn)的撓度: （225）支承輥輥身邊緣相對于輥身中點(diǎn)的撓度： （226）支承輥輥身中點(diǎn)相對于支點(diǎn)的撓度： （227） 軋輥撓度的計(jì)算過程已知：取工作輥和支承輥的彈性模量，工作輥和支承輥的剪切模量，工作輥的輥身長度，工作輥四列軸承之間的跨度，支承輥輥四列軸承之間的跨度，支承輥直徑，軋件的寬度，軋制力。根據(jù)第四強(qiáng)度理論 （234） 按照一般公式（即不考慮疲勞現(xiàn)象）近似計(jì)算軋輥時(shí)，通常安全系數(shù)取為5，即冷軋機(jī)用的合金鋼鍛造軋輥，可以得到軋輥的強(qiáng)度足夠。 （5）第15項(xiàng)，摩擦系數(shù)查表32，煤油為基礎(chǔ)油取=，且考慮來料表面狀況及速度不大，而后幾道速度的提高，軋件表面有所改善，取； （6）第16~20項(xiàng)，按斯通圖解法求壓扁后，由