【導(dǎo)讀】導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出。?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。理論研究型（）；計算機軟件型（）；綜合型（）。系關(guān)鍵零部件的強度和剛度校核。包括總圖、輥系裝配圖、軸向調(diào)整機構(gòu)圖、軸承座和軋輥零件圖。約占鋼材總產(chǎn)量的25%。我國中小型軋機1350余套，數(shù)量。這些軋機中90%左右為橫列式軋機，技術(shù)水平落后，每套軋。機平均年產(chǎn)量不足3萬套。但其總產(chǎn)量是小型材的60%左右。下，必須加速對現(xiàn)有橫列式軋機的技術(shù)改造。因此，作者結(jié)合江蘇永剛集。團線材分廠的實際情況，參看現(xiàn)有軋機，對530軋機進行了設(shè)計與改造。技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，標(biāo)志著型鋼生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展到一個新階段。

　　

【正文】 下量過大或因工藝過程安排不合理造成過負(fù)荷軋制也會造成軋輥破壞等。 由此可見，為防止軋輥破壞，應(yīng)從設(shè)計、制造和使用等諸方面去努力。 設(shè)計軋機時通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)對軋輥進行強度校核。由于對影響軋輥強度的各種因素 (如溫度應(yīng)力、殘余應(yīng)力 、沖擊載荷值等 )很難準(zhǔn)確計算，為此，設(shè)計時對軋輥的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數(shù)中 (為了保護軋機其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋機各部件中最小的 )。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 初軋機、型鋼、線材軋機的軋輥，沿輥身長度上布置有許多孔型軋槽。此時，外力 (軋制壓力 )可以近似地看成集中力。軋件在不同的軋槽中軋制時，作用點是變動的。所以要求分別判斷不同軋槽過鋼時軋輥各斷面的應(yīng)力，進行比較，找出危險斷面。 通常對輥身只計算彎曲，對輥頸則計算彎曲和扭轉(zhuǎn)。 輥頸強度要按彎扭合成應(yīng)力計算。 采用鋼軋輥時合成應(yīng)力應(yīng) 按第四強度理論計算： 22 3??? ?? 由于在計算軋輥強度時未考慮疲勞因素，故軋輥的安全系數(shù)一般取5?n 。軋輥材料的許用應(yīng)力為： MPab 700?? 。 對于型鋼軋機，可以近似認(rèn)為軋制力為集中力，并且作用在軋輥的中間，所以軋輥的中間必須作為危險截面之一進行校核。另外，輥頸與輥身過渡處，往往是軋輥強度最差的地方。所以，輥頸與輥身的過渡處的強度要作為危險截面進行校核。若以上兩處強度滿足要求，則其它各處的強度一定也能滿足強 度要求。 按 照 設(shè) 計 要 求 最 大 軋 制 力 KN? ，最大軋制力矩 KN m??對軋輥進行強度校核。 圖 21 軋輥受力圖 第 2 章 軋制力能參數(shù) 25 圖 22 彎矩圖 1的校核 兩 個支反力 / 2 p K N?? 1 36 1 . 2 2 0 0 1 0nM ?? ? ? m?? 它的彎曲應(yīng)力 WMn /1?? 式中 30 . 1 0 . 0 . 0 0 2 7Wd?? 所以， 1 1 2 .4 / 0 .0 0 2 7? ? ? 由扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公式 dMk?? 得 36 9 .8 1 3 0 .50 .2 0 .3 M P a? ??? 22 31 ??? ??p 22(8 .5) 3 3 0 .54 0 .2 M P a? ? ?? 2的校核 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 23 彎矩圖 其彎矩 2 KN m???? 其彎曲應(yīng)力 32 / (0 .1 ) nMDMPa? ?? 結(jié)論： 對合金鍛鋼軋輥 55Cr,強度極限 MPab 700?? ， 軋輥安全系數(shù)取 n=5，許用應(yīng)力 MPaRb 140? ， 所以，對于輥頸斷面 1 R? ??， 輥頸斷面安全。對于輥身斷面， 2 20 .6 14 0M Pa M Pa? ??， 輥身斷面也安全 。 本章小結(jié) 本章主要闡述了 KZ530 高剛度軋機的力能參數(shù)的計算，進而進行了電機選擇及軋輥的強度校核。第 3 章 空間自位性 27 第 3 章 空間自位性 軋機軸承短壽損壞及不可靠性 作為鋼鐵及有色金屬制品工業(yè)主干工程的軋制加工生產(chǎn) , 在本世紀(jì)預(yù)測仍向 精確、高速及短流程化發(fā)展。然而，上世紀(jì)末相繼出現(xiàn)的短應(yīng)力線高剛度軋機（型鋼）、 2050mm 熱連精軋機、 2200mm 鋁箔高速軋機和3500mm 中厚板軋機等現(xiàn)代軋機，普遍采用多列寬系徑向或軸向滾動軸承。盡管嚴(yán)格按照軋機設(shè)計理論作出設(shè)計和制造，但普遍存在著軋機軸承短壽甚至燒損事故，呈現(xiàn)出所謂“隨機現(xiàn)象”的不可靠性，與現(xiàn)代軋制生產(chǎn)水平不相適應(yīng)，成為制約軋機裝備大型重載化、精密化及高速化生產(chǎn)的嚴(yán)重障礙。 軋機寬系多列滾動軸承，支撐著旋轉(zhuǎn)的軋輥承受的軋制力及彎輥力等 。故軸承的短壽燒損事故，不僅增加軸承的備品量，更 重要的是直接造成整個軋制線的連帶停產(chǎn)。 自上世紀(jì) 80 年代以來，隨著軋機裝備的現(xiàn)代化，按正規(guī)設(shè)計選擇的軋機滾動軸承短壽燒損事故頻繁、嚴(yán)重。其客觀原因在于，采用四列滾子軸承的短應(yīng)力線高剛度軋機和棒線軋機強力化和高剛度化。還有軋機高速化對止推軸承（雙列角接觸球軸承）的許用載荷提出了更加嚴(yán)格的要求，以 1800m/min 鋁箔軋機為例，軸向力對軋制力的比值由 減少到 。另外，伴隨大型四輥軋機高效化普遍采用彎輥裝置，成倍地提高了原只承受平衡力的四列圓錐軸承的載荷。 在型鋼軋機領(lǐng)域，上世紀(jì) 90 年代國 產(chǎn)的短應(yīng)力線高剛度軋機，普遍存在四列短圓柱滾子軸承短壽燒損現(xiàn)象，年燒損達 50 套。酒鋼 400 中軋機四列圓錐軸承年短壽燒損達 50 套左右。 軋機軋輥彎曲微尺度等效輥 系 現(xiàn)有軋機，按結(jié)構(gòu)特征可分成普通軋機和短應(yīng)力線軋機兩大類。軋機工作輥軸承，普遍采用寬系四列滾子軸承，以減少軋輥彈跳值提高制品尺寸精度。按照軋機設(shè)計及理論，現(xiàn)有軋機輥系，只能適應(yīng)動態(tài)空載工況，燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 但不適應(yīng)動態(tài)重載工況。舉短應(yīng)力線高剛度軋機（二輥軋機）和 2050CVC 熱連軋精軋機為例，分析其空載輥系在重載情況下軋輥彈性彎曲和輥頸傾斜微尺度行 為，闡明重大事故發(fā)生原因。 方柱型高剛度軋機 國產(chǎn)方柱型高剛度軋機的輥系，在空轉(zhuǎn)（空載即自重及其摩擦阻力）下，輥系機構(gòu)運動穩(wěn)定，未暴露出異常問題。但是，在棒材軋制（重載）狀態(tài)下，軋輥發(fā)生彈性彎曲變形，軋制力越大軋輥彎曲撓度越大。軋機輥系的零部件損壞事故，相應(yīng)頻繁地發(fā)生在軋機寬系四列短圓柱滾子軸承、軋輥軸向調(diào)節(jié)螺紋副、雙列角接觸球止推軸承、密封失效和軸承座鏜孔的軸向磨損上。據(jù)當(dāng)年的事故統(tǒng)計，四列滾子軸承年燒損和軋輥軸向調(diào)節(jié)螺紋副折斷事故占軋機事故率的 30％左右，無法及時修復(fù)而失去對產(chǎn)品尺寸精度的控 制。在軋制力作用面上，方柱型高剛度軋機輥系的平面桿系和對應(yīng)微尺度等效桿系，如圖 31 所示。 顯然，無論空載或負(fù)載狀態(tài)下，都是超靜定機構(gòu)，不具有軸承均載性能。這就是方柱型高剛度軋機四列滾子軸承頻繁燒損和軋輥軸向調(diào)節(jié)螺紋副折斷事故發(fā)生的根本原因。 2050mmCVC 熱連軋精軋機 2050mmCVC 熱連軋精軋機，具有 CVC 輥型、彎輥和橫移抽輥等板凸度和板形控制性能。在空載和重載狀態(tài)下，為了控制板凸度和板形，在圖 31 方柱型高剛度軋機輥系平面桿系 a空載狀態(tài) b重載狀態(tài) 第 3 章 空間自位性 29 工作輥上 施加 600～ 700kN 彎輥力下，輥系的微尺度行為（見第 1 章圖111）破壞了操縱端的組合軸承（ SKF）的各列滾子的均載條件，頻繁發(fā)生短壽燒損事故。精軋機輥系的工作輥機構(gòu)空載平面桿系（彎輥力作用面上）和負(fù)載微尺度等效桿系，示于圖 25。 1軸向固定凸耳 2軸承座 3軋輥 4等效彈性鉸鏈 5液壓彎輥缸柱塞 圖 32 工作輥操作側(cè)機構(gòu)平面桿系 無論空載還是負(fù)載，都是超靜定桿系，無法保證組合軸承各列均載，組合軸承不具有自位特 性，異常偏載是必然的。 綜上，軋機微尺度等效輥系分析和綜合原理，闡明了軋機軸承、止推軸承和軋輥軸向調(diào)節(jié)螺紋副的異常偏載機理，給出開發(fā)設(shè)計軋機微尺度可控靜定輥系的科學(xué)方法，指明了有效解決軋機軸承等重大設(shè)備事故的嶄新思路和途徑。 KZ 軋機自位性能的實現(xiàn) Ф 530 空間自適應(yīng)（簡稱 KZ）型高剛度軋機 設(shè)計是立足于當(dāng)前國際最先進的“紅圈”軋機（ 已 大利 POMINI 公司制造）水平，集國內(nèi)外同類軋機先進技術(shù)于一體，充分考慮惡劣工況和北方氣候寒冷、時間長等國情而進行的。本軋機的創(chuàng)新點和特色有： 1) 配置軸承座空間自適應(yīng)裝置 2) 實施帶鋼壓下或卡鋼抬輥 3) 輥系和軸承座無間隙裝配 a空載狀態(tài) b重載狀態(tài) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 4) 軋輥軸向及壓下調(diào)節(jié)裝置均有防松機構(gòu) 5) 輥徑均裝有錐形套導(dǎo)向構(gòu)件 6) 與密封圈相接觸的轉(zhuǎn)動軸表面光潔度必須達到 8級精度 7) 配置 8) 具有良好的抗震性能。 Φ 530KZ 型高剛度軋機特點及主要參數(shù) Φ 530KZ 型高剛度軋機 特點是軋機剛度高，具有空間自適應(yīng)特性。該軋機主要有輥系裝置、壓下裝置和底座裝置所組成。軋機輥系由軋輥、四列滾動軸承、軸承座、凸球面齒輪墊、局部齒塊、螺母、拉桿和壓下機構(gòu)及軋輥軸向調(diào)節(jié)機構(gòu)所組成。以軸承 座為中心形成雙鉸一滑副空間自適應(yīng)機構(gòu)，當(dāng)軋輥同時承受軋制力和水平力時，軸承座隨軋輥彈性彎曲變形傾斜而擺動，從而保證軸承的每列均載。并且，還保證止推軸承和軸向調(diào)節(jié)螺紋機構(gòu)也均載。 輥系裝置 空間自調(diào)節(jié)機構(gòu) KZ型 Φ 530 短應(yīng)力線高剛度軋機的輥系裝置由軋輥、四列短圓柱滾子軸承、雙列圓錐止推軸承、軸承座、拉桿、螺母、空間自調(diào)節(jié)機構(gòu)、直面蝸輪蝸桿軸向調(diào)節(jié)機構(gòu)所組成，它具有空間自調(diào)節(jié)特性，其工作原理如下： 將上下二個軋輥的軸承座通過凸球面齒輪墊和螺母裝配于帶有左右螺紋的拉桿上，凸球面齒輪墊與軸承座內(nèi)嵌 入的內(nèi)齒輪塊嚙合，成為以軋輥軸承座為主動件的雙鉸一滑副機構(gòu)。當(dāng)軋輥同時承受軋制力和水平力時，軸承座隨軋輥彎曲變形而傾斜相應(yīng)角度，使多列滾子軸承各列均載。當(dāng)軋輥卸荷時，軸承座隨軋輥的彈性回復(fù)而返回原位。另外，內(nèi)齒輪塊通過調(diào)整墊片可以調(diào)整，以消除與凸球面齒輪墊的嚙合側(cè)隙。同時，在裝配內(nèi)齒輪塊時確保與軸承座方孔間規(guī)定的配合要求，消除軋輥軸線方向的串動。 孔型的軸向調(diào)節(jié)系統(tǒng) 上下軋輥組成的孔型對中，采用上軋輥相對軸承座橫移的方式進行。軋輥的軸向調(diào)節(jié)采用蝸桿直面蝸輪機構(gòu)，蝸輪相對蝸桿作螺旋運動，操作第 3 章 空間自位性 31 省力，可靠，調(diào)節(jié)量 細(xì)小，自鎖性強。為確保蝸輪不松動，又增加了防松機構(gòu)，通過擰緊壓板上的螺釘將蝸桿鎖住。軸向調(diào)節(jié)機構(gòu)的螺紋采用分段組合式，即兩個螺紋套與蝸輪用螺釘牢牢連結(jié)在一起，以消除軸向調(diào)節(jié)機構(gòu)螺紋側(cè)向間隙?？臻g自調(diào)節(jié)機構(gòu)還保證軸向調(diào)節(jié)螺紋機構(gòu)在任一負(fù)荷下保證全周均載。 軋輥的軸向固定 軋輥的軸向固定用一個大螺釘（ M64x4）將軸承端蓋與軋輥牢固連結(jié)在一起，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。在換輥時只要將 M64x4 的螺釘卸掉，即可將軋輥從軸承座中抽出，從而減少了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)換輥的煩瑣性。 軋輥軸承 KZ型 Φ 530 軋機采用的四列滾子軸承，是軋機的重 要部件。軸承座在軸向牢固固定前提下，具有空間自調(diào)節(jié)性能，以保證在軋制力和水平力作用下，軸承每列均載，避免了四列滾子軸承各列偏載導(dǎo)致的異常損壞， 保證設(shè)計壽命。 強化密封 在軋輥與軸承座間的軸肩擋圈和端蓋之間采用骨架密封圈和雙層迷宮兩層密封。密封性能好，能防止水和其它臟物進入軸承內(nèi)，從而為軸承創(chuàng)造了良好的工作條件，提高軸承的工作壽命。 輥頸導(dǎo)向環(huán) 為更換軋輥方便，在軋輥輥頸上熱套導(dǎo)向環(huán)，以使軋輥輥頸順利進入軸承內(nèi)。 壓下裝置 壓下裝置安裝在四根拉桿上端，用于調(diào)整上下軋輥的輥縫。其主要機構(gòu)由蝸輪 蝸桿和傘齒輪二級傳動系統(tǒng)組成，可以帶鋼壓下或卡鋼時抬輥?；ㄦI連軸節(jié)用于分別調(diào)整軋輥兩側(cè)的輥縫，以使上下軋輥保持相互平行。壓下機構(gòu)的驅(qū)動， 采用手動與電動相結(jié)合。換輥時只需拆卸離合器快速連接螺栓即可將兩部分分離。 軋機主要參數(shù)如下： 軋輥直徑 Φ 480560 mm 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 軋輥輥頸 Φ 300 mm 輥身長度 930 mm 最大軋制力 2300 KN（實際 1400 KN） 最大軋制力矩 150 （單輥） 輥縫 最大調(diào)節(jié)量 120 mm 軋輥軸向調(diào)節(jié)量 177。 5 mm 軋輥轉(zhuǎn)速 ≤ 250 rpm (7m/s) 空間自適應(yīng)機構(gòu)原理 用于橫列式軋機上的短應(yīng)力線高剛度軋機，因軋件的強迫咬入、沖擊或?qū)谎b置阻力等原因承受較大的水平力（沿軋制線方向）。其大小按軋件打滑條件估算達最大軋制力的 30～ 40％。因此，只保證滾動軸承載體沿軋制力方向的平面自適應(yīng)特性是不夠的，還須包括沿水平力作用方向的自適應(yīng)特性在內(nèi)的空間自適應(yīng)特性。 圖 33空間自適應(yīng)機構(gòu)桿系圖 空間自適應(yīng)特性由空間自 適應(yīng)機構(gòu)所保證。Ф 530KZ 型 空間自 適應(yīng) 高剛度軋機由軋輥、軸承、軸承座、軋輥徑向和軸向調(diào)節(jié)系統(tǒng)、底座、萬向主視圖俯視圖第 3 章 空間自位性 33 接軸、傳動系統(tǒng)和電機等零部件組成。其要點是將上下二個軋輥的軸承座通過凸球面