【正文】 MPa，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。 接觸應(yīng)力計(jì)算四輥軋機(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。假設(shè)兩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。H赫茨（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。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 工組輥與支撐輥相圖接觸情況及工組輥與支撐輥接觸區(qū)主要應(yīng)力的大小及分布 ()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)。與軋輥材料有關(guān)的系數(shù)：， ()式中：vv2及EE2 ——兩軋輥材料的波松比和彈性模數(shù)。本設(shè)計(jì)取E1=210GPa；E2=210GPa。若兩輥波松比相同并取v1=v2=v=，則上式可簡(jiǎn)化為對(duì)于粗軋機(jī)：q=則b=δmax=對(duì)于精軋機(jī)：則得其對(duì)應(yīng)的許用接觸應(yīng)力分別為：支撐輥表面硬度HS=45~50，許用應(yīng)力[σ]=2100MPa，r1=，[τ]=630MPa?？梢娬龖?yīng)力均小于許用正應(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。在兩輥間的接觸區(qū)中，除了須要校核最大正應(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)O處其值為零，從O點(diǎn)到A點(diǎn)逐步增大，A點(diǎn)距接觸表面深度z=，該點(diǎn)τ45176。（max）=。為保證軋輥不產(chǎn)生疲勞破壞，τ45（max）值應(yīng)小于許用值即而有：由此可見，切應(yīng)力小于許用切應(yīng)力，故能滿足生產(chǎn)要求。輥身內(nèi)部zy平面內(nèi)的切應(yīng)力τzy的存在，也造成軋輥剝落的原因，τzy沿y軸是反復(fù)交變存在的。，τzy在z=，y=（c點(diǎn)）達(dá)到最大值。一般稱τzy(max)為最大反復(fù)切應(yīng)力。=由于最大反復(fù)切應(yīng)力τzy(max)小于τ45176。（max），故當(dāng)τ45176。（max）滿足要求時(shí)，最大反復(fù)切應(yīng)力也滿足要求。 主電機(jī)能力校核在中厚板可逆式軋機(jī)中，軋制過程是這樣進(jìn)行的：軋輥在低速下咬入軋件，然后提高軋制速度進(jìn)行軋制，而在即將軋完時(shí)，又降低軋制速度，實(shí)現(xiàn)低速拋出。因此軋件通過軋輥的時(shí)間有三部分組成：加速時(shí)間、穩(wěn)定軋制時(shí)間和減速時(shí)間。由于軋制速度在軋制過程中是變化的，所以負(fù)荷圖必須考慮動(dòng)力距Md，此時(shí)負(fù)荷圖是由靜負(fù)荷與動(dòng)負(fù)荷組合而成。如果主電機(jī)加速度在加速期用ωa表示，在減速期用ωb表示，在各期間內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)總力矩為：咬入后加速期 ()穩(wěn)定速度期tMk(b)(a)ttMkMjnnancnb咬入拋出反轉(zhuǎn)t1t2t3t4t5tatbtc間歇(c)(d)MkMktMMtM2M3M4Me+M5+MdMd1Md2Md4Md3 可逆軋機(jī)的軋制速度與負(fù)荷圖(a)速度圖；(b)靜負(fù)荷圖；(c)動(dòng)負(fù)荷圖；(d)合成負(fù)荷圖 ()減速期 ()式中：G ——轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，t；D ——慣性直徑，mm。同樣，可逆式軋機(jī)在空轉(zhuǎn)時(shí)也分為加速時(shí)間、穩(wěn)定速度時(shí)間和減速時(shí)間。由于直流他激電動(dòng)機(jī)作主傳動(dòng)時(shí)，ωa和ωb為常數(shù)，所以在空轉(zhuǎn)時(shí)在各期間內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)總力矩為：空轉(zhuǎn)加速期 ()穩(wěn)定速度期 ()減速期 ()其中，此設(shè)計(jì)中采用穩(wěn)定高速咬入，即沒有咬入后加速期?？辙D(zhuǎn)穩(wěn)定速度為0，即M6=0。并且設(shè)計(jì)中取平均加速度ωa＝40r/(mins1)，平均減速度ωb＝60 r/(mins1)。粗軋機(jī)：工作輥：支撐輥：精軋機(jī)：工作輥：支撐輥：計(jì)算各道次各期間總力矩和時(shí)間填入表61。道次軋制時(shí)空轉(zhuǎn)期穩(wěn)定期減速期加速期減速期時(shí)間/tM3時(shí)間/tM4時(shí)間/tM1時(shí)間/tM512345678910111213表61 各道次各期間總力矩和時(shí)間表62 各道次總力矩校核道次MmaxλMhMjumMh12345678910111213；計(jì)算各道次力矩矯核填入表62。電動(dòng)機(jī)額定力矩：由表中數(shù)據(jù)可知選用額定力矩210MNm的主電機(jī)滿足要求。 第7章 年產(chǎn)量計(jì)算 第7章 年產(chǎn)量計(jì)算 軋制圖表 研究軋機(jī)軋制圖表的意義軋機(jī)的工作圖表，或稱軋制圖表是研究和分析軋制過程的工具。在軋制圖表中表示了軋制過程中道次與時(shí)間的關(guān)系。通過對(duì)這些關(guān)系的研究與分析可以清楚地看到：軋件在軋制過程中所用的軋制時(shí)間、各道次之間的間隙時(shí)間、軋制一根鋼機(jī)組所需要的總的延續(xù)時(shí)間和軋制過程小軋件交叉軋制的情況、軋件在任一時(shí)間所處的位置等等。軋制圖表在軋鋼生產(chǎn)過程中的作用歸結(jié)起來(lái)主要是以下幾點(diǎn)：(1). 分析與研究軋鋼機(jī)工作情況，找出工序間的薄弱環(huán)節(jié)，以利于改進(jìn)，使軋制過程趨于合理；(2). 準(zhǔn)確計(jì)算軋制時(shí)間，同時(shí)軋鋼時(shí)的交叉時(shí)間，各工序之間配合的時(shí)間以及軋制節(jié)奏時(shí)間等，用以計(jì)算軋鋼機(jī)的產(chǎn)量；(3). 計(jì)算軋制過程中軋輥、機(jī)架等所承受的軋制壓力和核算電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軋機(jī)所承受的負(fù)荷情況。 軋制圖表的基本形式及其特征軋制圖表表示和反映了軋制道次和時(shí)間之間的關(guān)系。而在軋制圖表中所標(biāo)明的純軋時(shí)間、間隙時(shí)間、軋制節(jié)奏時(shí)間和軋制總延續(xù)時(shí)間被稱之為四個(gè)特征時(shí)間。軋機(jī)布置方式不同，軋制產(chǎn)品品種不同，軋制圖表形式也不一樣，則反映軋制過程的這四個(gè)特征時(shí)間的變化規(guī)律也不同。從一定意義上講，研究軋制圖表就是研究這四個(gè)特征時(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系和它們之間在不同軋機(jī)布置時(shí)的變化規(guī)律。幾種典型軋機(jī)的軋制圖表形式如下。單機(jī)座可逆式軋機(jī)的工作圖表生產(chǎn)各種坯料的初軋機(jī)、厚板軋機(jī)都是可逆式的單機(jī)座軋機(jī)。，其軋制圖表的時(shí)間特征為： ()式中：T ——軋制節(jié)奏時(shí)間，s；TZ——一根鋼的總延續(xù)時(shí)間，s；Δt——上根軋完到下根開始軋的間隔時(shí)間，s。而 ()式中：∑Tzh——各道次純軋時(shí)間之和，s；∑Tj ——各道次間的間隙時(shí)間之和，s。因此，各道次的純軋時(shí)間是遞增的。即隨軋制道次的增加的加長(zhǎng)。這類軋機(jī)的間隙時(shí)間依各道次間的操作情況而定，有時(shí)長(zhǎng)，有時(shí)短，它們之間沒有固定的變化規(guī)律。 單機(jī)座可逆式軋機(jī)的工作圖表分析連續(xù)式軋機(jī)的軋制圖表很容易看到，連續(xù)式軋機(jī)具有短的總延續(xù)時(shí)間和軋制節(jié)奏時(shí)間，這就是為什么連續(xù)式軋機(jī)具有較高的小時(shí)產(chǎn)量和能在一定的加工溫度的范圍內(nèi)完成金屬軋制變形的重要原因。綜合上述的幾種典型的軋制圖表形式，本設(shè)計(jì)是順列式軋機(jī)，； 兩架順列軋機(jī)工作圖表 軋制圖表的計(jì)算寬厚板生產(chǎn)線的軋制是在粗軋機(jī)、精軋機(jī)兩架軋機(jī)上完成的。 工作圖表(1)軋機(jī)的總延續(xù)時(shí)間(2)軋制的交叉時(shí)間取(3)軋制的節(jié)奏時(shí)間 年產(chǎn)量的計(jì)算軋機(jī)產(chǎn)量是衡量軋機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的一個(gè)主要指標(biāo)，是車間設(shè)計(jì)中重要的工藝參數(shù)。設(shè)計(jì)的任務(wù)就是發(fā)揮軋機(jī)的生產(chǎn)能力，使車間建成后在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到和超過設(shè)計(jì)水平。因此，軋機(jī)生產(chǎn)水平的高低和它實(shí)際能達(dá)到的能力是衡量設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)。 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算軋機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量稱為軋機(jī)的生產(chǎn)率。分別一小時(shí)、班、日、月、和年為時(shí)間單位計(jì)算。其中，小時(shí)產(chǎn)量為常用的生產(chǎn)指標(biāo)。在生產(chǎn)過程中，軋機(jī)實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量可用下式計(jì)算： ()式中：A ——軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量，t/h；T ——節(jié)奏時(shí)間，s；Q ——原料重量，t；K1 ——稱為軋機(jī)利用系數(shù)；取K1=B ——成品率，％。取B=90％在計(jì)算小時(shí)產(chǎn)量時(shí)，初軋機(jī)、厚板軋機(jī)是按原料重量計(jì)算的。取原料重量理論上的軋制節(jié)奏時(shí)間與軋機(jī)實(shí)際達(dá)到的軋制節(jié)奏時(shí)間的比值稱為軋機(jī)利用系數(shù)。它反映了軋機(jī)軋制節(jié)奏失調(diào)的程度，反應(yīng)了軋機(jī)理論小時(shí)產(chǎn)量和實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量的差異。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)于不同的軋機(jī)推薦使用如下數(shù)值：開坯機(jī)： K1＝～成品軋機(jī)： K1＝～取軋機(jī)利用系數(shù)設(shè)計(jì)寬厚板軋機(jī)將采用當(dāng)前最先進(jìn)的高精度控軋技術(shù)，除保證產(chǎn)品尺寸精度及外形質(zhì)量滿足用戶要求外，還設(shè)計(jì)目標(biāo)成材率為90%，為世界一流。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，那么此時(shí)應(yīng)以薄弱環(huán)節(jié)的生廠能力代表整個(gè)車間的生產(chǎn)水平，這才符合車間的實(shí)際情況?？偵?，： 軋鋼機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量以上所述僅是單品種小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算。當(dāng)一個(gè)車間生產(chǎn)若干個(gè)品種時(shí)，每個(gè)品種或由于選用坯料斷面尺寸不同，或由于軋制道次不同，因而具有不同的小時(shí)產(chǎn)量。為考核一個(gè)車間的生產(chǎn)水平和計(jì)算年產(chǎn)量，就需要計(jì)算各種品種所占不同比例的小時(shí)產(chǎn)量。這個(gè)產(chǎn)量稱平均小時(shí)產(chǎn)量，也稱產(chǎn)品綜合小時(shí)產(chǎn)量。因此，軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量的含義即為：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)品所消費(fèi)的總時(shí)間的比值。按勞動(dòng)量換算系數(shù)計(jì)算這種計(jì)算方法是在產(chǎn)品計(jì)劃中選取一種或數(shù)種產(chǎn)品做為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，以其他產(chǎn)品的單品種小時(shí)產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量相比，即可得出勞動(dòng)量換算系數(shù)。如下式所示： ()式中：X ——?jiǎng)趧?dòng)量換算系數(shù)；Ab ——標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量，t/h；A ——某種產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量，t/h。標(biāo)推產(chǎn)品根據(jù)使用需要來(lái)確定。當(dāng)計(jì)算某一設(shè)備的負(fù)荷率時(shí)，常用工藝過程比較簡(jiǎn)單、小時(shí)產(chǎn)量最高的產(chǎn)品做為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。在進(jìn)行軋鋼車間設(shè)計(jì)時(shí)，一般以年產(chǎn)量中百分比最高的產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。表71 勞動(dòng)換算系數(shù)厚度/mm寬度/mm900~20002000~25002500~30003000~35003500~40004000~50005~88~1212~2525~5050~7070~100100~150150~400勞動(dòng)量換算系數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)確定。它考慮了不同產(chǎn)品之間生產(chǎn)的的難易程度在產(chǎn)量上的反映。這樣，軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量的公式可如下式： ()式中：aaa3...... an ——不同品種在產(chǎn)量中的百分?jǐn)?shù),%；Ab ——標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量，t/h；XXX3...... Xn ——不同品種的勞動(dòng)換算系數(shù)。采用這種方法計(jì)算時(shí)，雖然考慮了各種產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的難易程度，但實(shí)際上計(jì)算的結(jié)果常有較大的出入。但是綜合考慮，本設(shè)計(jì)中軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算根據(jù)式(36)計(jì)算。所采用的勞動(dòng)量換算系數(shù)X如表71所示：計(jì)算得出軋鋼機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量： 年產(chǎn)量的計(jì)算車間年產(chǎn)量是指一年內(nèi)軋鋼車間各種產(chǎn)品的綜合產(chǎn)量，以綜合小時(shí)產(chǎn)量為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算公式如下： ()式中：A ——車間年產(chǎn)量，噸/年；Ap ——平均小時(shí)產(chǎn)量，噸/時(shí)；Tjw ——軋機(jī)一年內(nèi)計(jì)劃工作時(shí)數(shù)，時(shí)；K2 ——時(shí)間利用系數(shù)。軋機(jī)一年工作小時(shí)數(shù) 總歷法時(shí)間 天/年 365 小時(shí)/年 8760 假日 天/年 7 小時(shí)/年 168 每年計(jì)劃大修時(shí)間 天/年 28 小時(shí)/年 672 每周周期停工糾正時(shí)間 輪班/周（平均）