【正文】 支撐輥時(shí) 通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機(jī)一般是工作輥傳動(dòng) 因此 對(duì)支撐輥只需計(jì)算輥身中部和輥徑端面的彎曲應(yīng)力。河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書在軋輥的 11 斷面和 22 斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件 即σ =Pc1/()≤Rb ……………………………………………..(22) =Pc2/()≤Rb ……………………………………………..(23)式中 P——總軋制壓力與彎輥力的合力d11 d22——11 和 22 斷面的直徑cc2 ——11 和 22 斷面至支反力/2 處的距離Rb—許用彎曲應(yīng)力。支撐輥輥身中部 33 斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力距離 L 等于兩個(gè) 壓下螺絲的中心距 L0 而且把工作輥對(duì)支撐輥的壓力簡(jiǎn)化成均布載荷 這時(shí)計(jì)算誤差不超過 9 13% 可得 33 斷面的彎矩表達(dá)式Mw=P(L0/4L/8)輥身中部 33 斷面的彎曲應(yīng)力為= P(L0L/2)/()≤Rb……………………………..(24)式中的 D2 應(yīng)以重車后的最小直徑代入。 因五架軋機(jī)的工作輥與支撐輥均一樣 故只需校核其中受力最大的一架即可 因第五架軋機(jī)受力最大所以我們只校核第五架軋機(jī)。 確定工作輥和支撐輥的各個(gè)重要尺寸軋輥輥徑直徑 d 和長(zhǎng)度一般近似地選 滾動(dòng)軸承時(shí) d=( )D D 為輥身直徑、L/d= l/D’= 。油膜軸承時(shí) d=( )D,l/D’=.工作輥輥徑直徑與串動(dòng)端直徑之比約為 傳動(dòng)端長(zhǎng)度與直徑之比河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書為 。working rollerD =525mm,D39。 =273mm,=450mm,=265mm,=250mm,L =3320mm,L =1700mm,=200mm,=200mm,=170mm,=240mm,D /L =,D 39。 /D=,l/D 39。 =,D39。 / =,backuprollerD=1450mm,D39。=798mm,=1200mm,=650mm,=620mm,L =4144mm,L =1700mm,=622mm,=200mm,=400mm,=300mm,mmD/L =,D 39。 /D=,/D 39。 =,/ D39。 =,河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 軋輥強(qiáng)度的校核把前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算12023 .8111=PC /()=336 .79 MP12023 .9151117 .78 MP=PC /()=312023 .81 (27222 850 ) MPa=P(L0L/2)/()=本設(shè)計(jì)支撐輥為合金鍛鋼 Rb=120 130 MPa 可見支撐輥的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于該許用應(yīng)力 故滿足。 由于有支撐輥承受彎曲力矩 故工作輥可只考慮扭轉(zhuǎn)力矩 即僅計(jì)算傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為τ=Mk/Wk…………………………………………..(25)式中Mk—作用在一個(gè)工作輥上的最大傳動(dòng)力矩Wk—工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。驅(qū)動(dòng)一個(gè)工作輥的傳動(dòng)力矩 Mk1 有軋制力矩 M工作輥帶動(dòng)支撐輥的力矩Ms 和工作輥軸承的摩擦力矩 Mf1 組成 即河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書Mk1=M1+Ms+Mf1 或 M=Pa+PsS+P式中S—反力對(duì)工作輥的力臂ρ1—工作輥軸承處摩擦圓半徑。上式各參數(shù)的計(jì)算公式為支撐輥對(duì)工作輥的反力Ps=Pcosυ/cos(θ+γ) ………………………………..(26)張力軋制時(shí)軋制壓力偏離垂直方向的角度υ=arcsin[(T T )/2P] ………………………………..(27)其中 T1 —前張力、T0 —后張力、P—軋制力 工作輥與支撐輥連心線與垂直線夾角為θ=arcsin[e/(R +R )]………………………………..(28)式中e—工作輥相對(duì)于支撐輥的偏心距一般 e=5 10mm 取 e=5mm河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書R1—工作輥半徑R2—支撐輥半徑。支撐輥與工作輥的反力 Ps 的作用線與工作輥和支撐輥連心線間的夾角γ=arcsin[(ρ2+m)/2] ……………………………..(29)式中ρ2—支撐輥軸承的摩擦圓半徑其值計(jì)算為 ρ2=f*d/2 其中 f—機(jī)械摩擦系數(shù),因是油膜軸承取 f= d—輥徑直徑m—滾動(dòng)摩擦力臂一般 m= 本設(shè)計(jì)取 m=。工作輥軸承處的反力 摩擦力Pf=Psinυ+Pssin(θ+γ) ……………………………..(30)反力 Ps 對(duì)工作輥的力臂S=mcosγ+R1sinγ………………………………..(31)把前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得:υ=, θ=,d=798mm, ρ =, γ=, PS=, P =, S=,d1=273mm, f1=,ρ1=.Mk=Pa+PsS+Pfρ1=++=工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)為Wk=πD 3 /16…………………………………..(32)把數(shù)據(jù)代如上式計(jì)算得 Wk=πD 3 /16 6 mm 3扭轉(zhuǎn)應(yīng)力經(jīng)計(jì)算為 τk=Mk/Wk= MPa本設(shè)計(jì)工作輥為合金鍛鋼許可扭應(yīng)力約為[τ]=730MP 可見工作輥的彎曲 應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該許用應(yīng)力 故能滿足生產(chǎn)要求。六、工作輥與支撐輥間的接觸應(yīng)力四輥軋機(jī)支撐輥和工作輥之間承載時(shí)有很大的接觸應(yīng)力 在軋輥設(shè)計(jì)及使用適用時(shí)應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算。如假設(shè)輥間作用力沿軸向均勻分布 由彈性力學(xué)知 輥間接觸問題平面應(yīng)變問題。 Hertz 理論認(rèn)為 兩個(gè)圓柱體在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部的彈性壓扁 存在呈半橢圓形分布的壓應(yīng)力 上圖。半徑方向產(chǎn)生的法向正應(yīng)力在接觸面的中部最大。最大壓應(yīng)力及接觸區(qū)寬度 2b 可由下公式計(jì)算河北理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2=2q/(πb)=2=……………………………..(33)式中q—加在接觸表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷D1 、D2 及 r1 、r2 —相互接觸的兩個(gè)軋輥的直徑及半徑K1 K2—與軋輥材料有關(guān)的系數(shù) K1=(1v12)/ πE1。K2=(1v22)/πE2。其中v1 v2 及 E1 E2 為兩軋輥材料的波松比和彈性模數(shù)本設(shè)計(jì)取E1=206GPa E2=206GPa。b= ……………………………..(34)若兩輥波松比相同并取 v1=v2=v=則上式可簡(jiǎn)化為==……………………..(35)b=…………………………………..(36)加在接觸表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷 q 可有下面公式求得q=P/B式中 q—為軋制力 KN B—為軋件寬度 本設(shè)計(jì)不考慮寬展取 B=1000mm。本設(shè)計(jì)的支撐輥的肖氏硬度為 HS7085 工作輥的肖氏硬度為 HS95102。查得其對(duì)應(yīng)的許用接觸應(yīng)力分別為 [ ]=2400MPa [τ]=730MPa。可見正應(yīng)力 均小于許用應(yīng)力 故能滿足生產(chǎn)要求。此應(yīng)力雖很大 但對(duì)軋輥不致產(chǎn)生很大的危險(xiǎn)。因?yàn)樵诮佑|區(qū) 材料的變形 處于三向壓縮狀態(tài) 能承受較高的應(yīng)力。在輥間接觸區(qū)中 除了須校核最大正應(yīng)力 外 對(duì)于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。主切應(yīng)力在接觸點(diǎn)處其值為零 從 O 點(diǎn)到 A 點(diǎn)逐步增大 A河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書點(diǎn)距接觸表面深度 Z= 該點(diǎn) τ45。(max)= 。為保證軋輥不產(chǎn)生疲勞破壞 τ45。(max)值應(yīng)小于許用值τ45。(max)= ≤[τ ] …………………………..(37)MPa可見切應(yīng)力均小于許用切應(yīng)力 故能滿足生產(chǎn)要求。河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書7 年產(chǎn)量的計(jì)算 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算軋鋼機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量稱為軋鋼機(jī)的生產(chǎn)率。分別以小時(shí)、班、日、月、和年為時(shí)間單位進(jìn)行計(jì)算。其中小時(shí)產(chǎn)量為常用的生產(chǎn)率指標(biāo)。軋鋼機(jī)技術(shù)上可 能達(dá)到的小時(shí)產(chǎn)量可用下式計(jì)算A=3600Q/T………………………………………..(38)式中: A—軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 t/h Q—原料重量 tT—節(jié)奏時(shí)間 s實(shí)際上在生產(chǎn)過程中 由于種種原因 如軋機(jī)操作失誤、軋件在孔形中打滑等 軋機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量達(dá)不到上述值。軋鋼機(jī)實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量用下式計(jì)算A=3600QK1b/T………………………………………..(39)式中b—成品率 % 本設(shè)計(jì)取 b =89%。 K1—稱為軋鋼機(jī)利用系數(shù) K1—值的大小很難進(jìn)行理論上的計(jì)算 實(shí)際進(jìn)行軋鋼車間設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)不同的軋機(jī)推薦使用如下數(shù)值開坯機(jī) K1=~成品軋機(jī) K1=~ 本設(shè)計(jì)取 K1= 以單位原料卷為研究對(duì)象來進(jìn)行對(duì)軋制時(shí)間的計(jì)算原料卷外徑 2000mm 內(nèi)徑 610mm 寬度 1300mm 在切頭、切尾時(shí) 切去 經(jīng)酸洗后切邊 每邊切 30mm ,帶鋼寬度 1250mm 有效的被軋 制的帶鋼的體積 25 10 3 m 3 , 由體積相等得 原料的長(zhǎng)度 10 6 815 .5 m,經(jīng)切頭切尾后有 由秒流量相等和忽略板寬變化 得成品長(zhǎng)度為 815 .4 1250 3 3057 .8 m。第五機(jī)架的速度圖 如河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書下圖所示 低速咬入時(shí)的軋制速度為 5m/s,穩(wěn)定軋制時(shí)的軋制速度為 20m/s,過焊 縫時(shí)的2速度降為 10m/s(無滯留) 拋尾時(shí)的軋制速度為 10m/s 加減速度均取為由運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算:= 18 .1 5 =,= 18 .1 10 =,S =18 .125 2=,S =18 .12102=,S ===2881m,= S 2=一卷帶鋼的純軋制時(shí)間為Tzh===++= s.10S1S2S31234圖 8 第五機(jī)架軋機(jī)的速度圖確定各道次的間隙時(shí)間機(jī)架之間的距離均為 L=,則各道次的間隙時(shí)間為河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書t ji L …………………………………..(40)式中L:為機(jī)架間距表 26 間隙時(shí)間1 2 3 4總間隙時(shí)間為Σtji=+++=.由以上各值就可以確定軋制圖表了 為了便于計(jì)算年產(chǎn)量 繪制軋制圖表時(shí)所標(biāo)注的時(shí)間為一卷原料卷的軋制時(shí)間和間隙時(shí)間。軋制圖表見圖圖 9 軋制圖表由此軋制圖表可以確定一卷帶鋼的軋制節(jié)奏為T= Tzh+Σ =………………………………..(41)把前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量得A=3600QK1b/T= 3600 25 0. 89 374 .21 噸在一般情況下 軋鋼車間各個(gè)生產(chǎn)工序的能力應(yīng)大于軋機(jī)的生產(chǎn)能力 故通常即以軋機(jī)的產(chǎn)量代表整個(gè)車間的產(chǎn)量。但在個(gè)別情況下由于設(shè)計(jì)考慮不周或生產(chǎn)條件發(fā)生變化 車間其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力不一定大于軋機(jī)的生產(chǎn)能力 那么此河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書時(shí)應(yīng)以薄弱環(huán)節(jié)的生產(chǎn)能力代表整個(gè)車間的生產(chǎn)水平 這才符合車間的實(shí)際情況。 軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量也稱產(chǎn)品綜合小時(shí)產(chǎn)量 其含義為 在一定時(shí)間內(nèi) 軋制產(chǎn)品的總數(shù)量與生產(chǎn)這些產(chǎn)品所消耗的總時(shí)間的比值。計(jì)算軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量有兩種方法 按軋制品種百分?jǐn)?shù)計(jì)算 2 按勞動(dòng)量換算系數(shù)計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用 第一種按軋制品種百分?jǐn)?shù)計(jì)算。雖然這種計(jì)算方法沒有考慮在生產(chǎn)過程中各種產(chǎn) 品生產(chǎn)的難易程度 但在與產(chǎn)品方案相近的情況下 其計(jì)算數(shù)值還是接近實(shí)際的。 平均小時(shí)產(chǎn)量公式為Ap= Ap a1 a21 an ……………………………..(42)式中: aaan,為各品種在總產(chǎn)量中的百分?jǐn)?shù)AA