【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)架采用閉式機(jī)架。結(jié)構(gòu)如圖： 機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是窗口高度、寬度和斷面尺寸。在閉式機(jī)架中機(jī)架窗口應(yīng)稍大于軋輥?zhàn)畲笾睆剑员阌趽Q輥。四輥軋機(jī)機(jī)架窗口寬度應(yīng)比傳動(dòng)側(cè)窗口寬可表示為：其中： —機(jī)架窗口寬度 —支承輥軸承座寬度 —窗口滑板厚度 一般取 取則有：， 換輥側(cè) 符合安全要求。窗口高度:對(duì)于四輥軋機(jī)， 取斷面尺寸：機(jī)架立柱斷面尺寸是根據(jù)強(qiáng)度條件確定的，由于作用于軋輥輥頸和機(jī)架立柱上的力相同，而輥頸強(qiáng)度近似地與直徑平方有關(guān)。在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)比值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定機(jī)架立柱斷面面積，在進(jìn)行機(jī)架強(qiáng)度驗(yàn)算。 根據(jù)文獻(xiàn)[2]，表5—1 鉻鋼的四輥軋機(jī)： 其中 輥頸 故有： 機(jī)架立柱常用的斷面形狀有近正方形，矩形和工字形三種。閉式機(jī)架采用慣性矩較大的工字形或矩形斷面立柱，可以減小橫梁上承受的彎曲力矩。使橫梁斷面尺寸減小。對(duì)于四輥軋機(jī)用窄而高的閉式機(jī)架，在水平作用力不大時(shí)，機(jī)架立柱采用近正方形較為合理。雖然，近正方形斷面的慣性矩小，會(huì)增加橫梁的彎曲力矩，但是立柱的彎曲力矩也相應(yīng)減小。在這種軋機(jī)上，由于立柱高度大于橫梁的長(zhǎng)度，已從立柱省下來(lái)的材料將超過(guò)橫梁所需的材料，對(duì)于減輕機(jī)架重量還是有利的，機(jī)架立柱斷面尺寸對(duì)機(jī)架的剛度影響較大。在現(xiàn)代板帶軋機(jī)設(shè)計(jì)中，為提高軋件的軋制精度，有逐漸加大立柱斷面尺寸的趨勢(shì)。 故取： 考慮到窗口面產(chǎn)生的彎曲變形大 故?。? 機(jī)架的結(jié)構(gòu) 兩片機(jī)架上部，通過(guò)箱形橫梁用螺栓連接，并用鍵定位，下部靠?jī)筛鶛M梁通過(guò)螺栓連接。 在換輥端的機(jī)架立柱上裝有支承輥和工作輥軸向壓緊裝置。為實(shí)現(xiàn)快速換輥，要求均采用液壓裝置，且能提高板形的板厚質(zhì)量。 為防止立柱內(nèi)表面磨損，裝有用45 號(hào)鋼制成的滑板，機(jī)架窗口鑲嵌工作輥平衡液壓凸塊，該凸塊選用較好的材料（耐壓），機(jī)架頂部裝有上支撐輥平衡缸。 牌坊地腳裝入地腳板凹口內(nèi)，在凹口兩側(cè)用斜楔將軋機(jī)牌坊地腳緊固，軋機(jī)地腳螺絲穿過(guò)地腳板與軋機(jī)牌坊緊固，以增加機(jī)架剛性和穩(wěn)定性。地腳板為厚鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 機(jī)架材料為： ，機(jī)械性能： 每片機(jī)架重量約為15 噸。機(jī)架的左右牌坊加工要求特別高，其內(nèi)側(cè)面的加工，必須保證在同一平面內(nèi)，即要求，先聯(lián)接左右機(jī)架，再在同一工序中加工平面。內(nèi)表面的滑板加工，先緊定滑板，而后加工。具體加工方法由生產(chǎn)單位采用，需保證要求。 機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算 用材料力學(xué)方法計(jì)算時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般做以下假設(shè)： (1)每片機(jī)架只在上下橫梁的中間斷面處受有垂直力R，而且這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，即機(jī)架的外載荷是對(duì)稱的。此時(shí)，機(jī)架沒(méi)有傾翻力矩，機(jī)架座腳不受力。應(yīng)指出：由于兩個(gè)軋輥直徑和速度的不同，軋制速度的變化和咬入時(shí)沖擊引起的慣性力或在張力軋制方向都不垂直的。由于水平分力的數(shù)值一般較小，約為垂直分力的3%～4%，故可忽略不計(jì)。 （2）機(jī)架結(jié)構(gòu)對(duì)窗口的垂直中心線是對(duì)稱的，而且不考慮，由于上下橫梁慣性矩不同引起的水平內(nèi)力。 （3）上下橫梁和立柱交界處（轉(zhuǎn)角處）是剛性的，即機(jī)架變形機(jī)架轉(zhuǎn)角仍保持不變。機(jī)架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：窗口尺寸： ，II、IIII、IIIIII 為上橫梁、立柱和下橫梁的危險(xiǎn)斷面。機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算在只考慮軋制力作用，且上下橫梁慣性相等情況下進(jìn)行的。 在軋制力F 作用下的機(jī)架彎矩圖M 在單位力矩作用下的彎矩圖M11 =其中： －機(jī)架橫梁的中性線長(zhǎng)度， －機(jī)架立柱的中性線長(zhǎng)度， －機(jī)架上橫梁的慣性矩 －機(jī)架立柱的慣性矩 －機(jī)架下橫梁的慣性矩 －作用于機(jī)架上的重直力， 則有： = = =機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)的應(yīng)力為： 機(jī)架橫梁外側(cè)的應(yīng)力為： 機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)的應(yīng)力： —機(jī)架材料的強(qiáng)度極限 為防止機(jī)架在過(guò)載時(shí)破壞，在軋輥斷裂時(shí)機(jī)架不產(chǎn)生塑性變形，按此要求，機(jī)架的安全系數(shù),為軋輥的安全系數(shù)。當(dāng)時(shí)， 對(duì)于立柱： 故，機(jī)架安全系數(shù)滿足，所以機(jī)架是安全的。第5章 工作機(jī)座剛度的計(jì)算在設(shè)計(jì)新軋機(jī)時(shí)，需要從理論上計(jì)算工作機(jī)座各承載零件的彈性變形，以便為板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)提供軋機(jī)剛度系數(shù)和正確選用各零件變形的比例關(guān)系，計(jì)算一般按靜態(tài)狀態(tài)考慮。在軋制過(guò)程中，軋機(jī)工作機(jī)座各零件變形，使輥縫發(fā)生變化，因而軋出的板厚也發(fā)生變化。軋機(jī)工作機(jī)座的彈性變形等于各系列零件彈性變形的總和，則有公式： 其中：—軋輥系統(tǒng)的彈性變形 —軋輥軸承的彈性變形 —軸承座的彈性變形 —壓下系統(tǒng)的彈性變形 —支撐輥軸承和壓下螺絲之間各零件的彈性變形 —壓力調(diào)心板的接觸變形 —機(jī)架的彈性變形 軋輥系統(tǒng)的彈性變形 其中：—支承輥輥身中部的彎曲變形 —支承輥與工作輥間彈性壓扁 —工作輥與軋件之間的彈性壓扁因?yàn)椋呵懊嫠氵^(guò), , 其中： —軋制力， —軋制寬度，； —工作輥輥徑，； —工作輥材料的彈性系數(shù)， 其中：—工作輥材料的彈性模數(shù)； —工作輥材料的泊松比。 代入數(shù)據(jù)得： 綜合計(jì)算得： 軋輥軸承的彈性變形四輥軋機(jī)工作輥受力很小，大體上是支承輥受軋制力，故忽略工作輥軸承彈性形變，當(dāng)支承輥采用滾動(dòng)軸承時(shí)，在軸承沒(méi)有外負(fù)荷情況下，軸承的內(nèi)外座圈的中心線重合。軋制時(shí)，軸承內(nèi)座圈與滾動(dòng)體間以及外座圈與滾動(dòng)體間都產(chǎn)生彈性壓扁。使內(nèi)外座圈的中心線產(chǎn)生偏移，此時(shí)，對(duì)于整個(gè)工作機(jī)座，支承輥的彈性為： 其中：—滾子的接觸角，； —滾子的有效接觸長(zhǎng)度，； —軸承中滾子的列數(shù)，； —每列滾子數(shù)量，； —軋制力。 代入計(jì)算得： 軸承座的彈性變形對(duì)于四輥軋機(jī)，只需要計(jì)算支承輥軸承的彈性變形。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能近似計(jì)算。如圖，在計(jì)算時(shí)，可將受力部分簡(jiǎn)化成一個(gè)四棱柱體，其壓縮變形量可按下式計(jì)算： 其中：—作用在軸承上的力，=； —上軸承座變形部分的計(jì)算高度 —下軸承座變形部分的計(jì)算高度 —一側(cè)上軸承座變形的平均面積 —一側(cè)軸承變形部分平均面積 —軸承座變形計(jì)算寬度 —軸承材料的彈性模量代入數(shù)據(jù)得： 壓下系統(tǒng)的彈性變形 對(duì)于壓下裝置是發(fā)動(dòng)機(jī)的，影響軋輥縫的彈性變形，包括三部分： 其中:—壓下螺絲的壓縮部分； —壓下螺母的壓縮變形； —螺紋螺牙的彎曲變形。壓下裝置的受力情況見(jiàn)上圖所示，在壓下螺絲端部承受著一半的軋制力后，其負(fù)載通過(guò)螺絲傳遞到螺母上去。實(shí)驗(yàn)證明，螺母每轉(zhuǎn)一圈，所傳遞的力是不同，第一圈最大，以后逐漸減小，沿螺母高度方向的受力，壓下螺絲與螺母嚙合段的受力由下端的全負(fù)荷逐漸降到零。1） 下螺絲的壓縮變形 其中：—軋制力，； —壓下螺絲端部無(wú)螺紋部分長(zhǎng)度，； —螺母高度，； —壓下螺絲端部無(wú)螺紋部分長(zhǎng)度，； —壓下螺絲螺紋部分最大伸出部分長(zhǎng)度，； —壓下螺絲平均直徑，； —壓下螺絲無(wú)螺紋部分直徑。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：2） 壓下螺母的壓縮變形其中： —軋制力； —壓下螺母材料的彈性模量； —壓下螺母的外徑； —壓下螺絲平均值； —螺母的高度。壓下螺母選用耐磨的青銅： 3） 壓下螺母螺牙的彎曲變形 其中：—軋制力； —螺距，； 螺紋中徑，； —螺母高度； —壓下螺母彈性模量； —壓下螺母剪切模量。 則有： 故有： 支承輥軸承座和壓下螺絲之間各零件的彈性變形 在支承輥軸承座和壓下螺絲之間還有墊板、止推球面等零件，它們也產(chǎn)生彈性變形。 各墊板的壓縮變形，根據(jù)胡克定律得： 其中：—軋制力； —墊板的受壓高度； —墊板材料的彈性模量； —墊板的受力面積。1） 只退點(diǎn)的壓縮變形 材料采用青銅： 則：2） 上墊塊的壓縮變形 材料選用合金鋼，厚3)調(diào)心墊的壓縮變形 材料選用， 則墊板的總變形為： 壓力調(diào)心板的接觸變形為解決軋輥軸承座的自位調(diào)心問(wèn)題，下軸承座下面有一塊圓弧形的壓力調(diào)心墊，以壓力調(diào)心墊與下墊板是圓弧與平面的線接觸，其接觸變形為 其中：—調(diào)心墊板的長(zhǎng)度； —調(diào)心墊壓扁接觸寬度，； —壓力墊板單位長(zhǎng)度承受的壓力，； —軋制壓力； —壓力調(diào)心板的圓弧半徑。 調(diào)心板材料同為，則： 壓力調(diào)心板還受到上支撐輥和工作輥?zhàn)灾禺a(chǎn)生的壓力彈性變形，由于相比軋制力很小，故在此忽略不計(jì)。 機(jī)架的彈性變形 其中： —由彎矩產(chǎn)生的橫梁彎曲變形； —由切力產(chǎn)生的橫梁彎曲變形； —由拉力產(chǎn)生的立柱拉伸變形。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定機(jī)架上、下橫梁的慣性矩相同，（機(jī)架的假設(shè)同前），由橫梁受力可見(jiàn)，彎曲力矩引起的橫梁變形，根據(jù)卡氏定理得： 其中：—機(jī)架材料的彈性模數(shù)； —橫梁的慣性矩； —橫梁上的作用力，；