【正文】 MPa，可見工作輥的彎曲應(yīng)力遠遠小于該許用應(yīng)力，故能滿足生產(chǎn)要求。 接觸應(yīng)力計算四輥軋機支撐輥和工作輥之間承載時有很大的接觸應(yīng)力，在軋輥設(shè)計及使用適用時應(yīng)進行校核計算。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）理論認為：兩個圓柱體在接觸區(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度上的負荷；D1 、D2及r1 、r2 ——相互接觸的兩個軋輥的直徑及半徑； 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)計取E1=210GPa；E2=210GPa。若兩輥波松比相同并取v1=v2=v=，則上式可簡化為對于粗軋機：q=則b=δmax=對于精軋機：則得其對應(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，但對軋輥不致產(chǎn)生很大的危險。因為在接觸區(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，對于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進行校核。主切應(yīng)力在接觸點O處其值為零，從O點到A點逐步增大，A點距接觸表面深度z=，該點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）達到最大值。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，最大反復(fù)切應(yīng)力也滿足要求。 主電機能力校核在中厚板可逆式軋機中，軋制過程是這樣進行的：軋輥在低速下咬入軋件，然后提高軋制速度進行軋制，而在即將軋完時，又降低軋制速度，實現(xiàn)低速拋出。因此軋件通過軋輥的時間有三部分組成：加速時間、穩(wěn)定軋制時間和減速時間。由于軋制速度在軋制過程中是變化的，所以負荷圖必須考慮動力距Md，此時負荷圖是由靜負荷與動負荷組合而成。如果主電機加速度在加速期用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 可逆軋機的軋制速度與負荷圖(a)速度圖；(b)靜負荷圖；(c)動負荷圖；(d)合成負荷圖 ()減速期 ()式中：G ——轉(zhuǎn)動部分的重量，t；D ——慣性直徑，mm。同樣，可逆式軋機在空轉(zhuǎn)時也分為加速時間、穩(wěn)定速度時間和減速時間。由于直流他激電動機作主傳動時，ωa和ωb為常數(shù)，所以在空轉(zhuǎn)時在各期間內(nèi)的轉(zhuǎn)動總力矩為：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)計中取平均加速度ωa＝40r/(mins1)，平均減速度ωb＝60 r/(mins1)。粗軋機：工作輥：支撐輥：精軋機：工作輥：支撐輥：計算各道次各期間總力矩和時間填入表61。道次軋制時空轉(zhuǎn)期穩(wěn)定期減速期加速期減速期時間/tM3時間/tM4時間/tM1時間/tM512345678910111213表61 各道次各期間總力矩和時間表62 各道次總力矩校核道次MmaxλMhMjumMh12345678910111213；計算各道次力矩矯核填入表62。電動機額定力矩：由表中數(shù)據(jù)可知選用額定力矩210MNm的主電機滿足要求。 第7章 年產(chǎn)量計算 第7章 年產(chǎn)量計算 軋制圖表 研究軋機軋制圖表的意義軋機的工作圖表，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間的關(guān)系。通過對這些關(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間、各道次之間的間隙時間、軋制一根鋼機組所需要的總的延續(xù)時間和軋制過程小軋件交叉軋制的情況、軋件在任一時間所處的位置等等。軋制圖表在軋鋼生產(chǎn)過程中的作用歸結(jié)起來主要是以下幾點：(1). 分析與研究軋鋼機工作情況，找出工序間的薄弱環(huán)節(jié)，以利于改進，使軋制過程趨于合理；(2). 準確計算軋制時間，同時軋鋼時的交叉時間，各工序之間配合的時間以及軋制節(jié)奏時間等，用以計算軋鋼機的產(chǎn)量；(3). 計算軋制過程中軋輥、機架等所承受的軋制壓力和核算電動機傳動軋機所承受的負荷情況。 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間之間的關(guān)系。而在軋制圖表中所標明的純軋時間、間隙時間、軋制節(jié)奏時間和軋制總延續(xù)時間被稱之為四個特征時間。軋機布置方式不同，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特征時間的變化規(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特征時間的內(nèi)在聯(lián)系和它們之間在不同軋機布置時的變化規(guī)律。幾種典型軋機的軋制圖表形式如下。單機座可逆式軋機的工作圖表生產(chǎn)各種坯料的初軋機、厚板軋機都是可逆式的單機座軋機。，其軋制圖表的時間特征為： ()式中：T ——軋制節(jié)奏時間，s；TZ——一根鋼的總延續(xù)時間，s；Δt——上根軋完到下根開始軋的間隔時間，s。而 ()式中：∑Tzh——各道次純軋時間之和，s；∑Tj ——各道次間的間隙時間之和，s。因此，各道次的純軋時間是遞增的。即隨軋制道次的增加的加長。這類軋機的間隙時間依各道次間的操作情況而定，有時長，有時短，它們之間沒有固定的變化規(guī)律。 單機座可逆式軋機的工作圖表分析連續(xù)式軋機的軋制圖表很容易看到，連續(xù)式軋機具有短的總延續(xù)時間和軋制節(jié)奏時間，這就是為什么連續(xù)式軋機具有較高的小時產(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)計是順列式軋機，； 兩架順列軋機工作圖表 軋制圖表的計算寬厚板生產(chǎn)線的軋制是在粗軋機、精軋機兩架軋機上完成的。 工作圖表(1)軋機的總延續(xù)時間(2)軋制的交叉時間取(3)軋制的節(jié)奏時間 年產(chǎn)量的計算軋機產(chǎn)量是衡量軋機技術(shù)經(jīng)濟效果的一個主要指標，是車間設(shè)計中重要的工藝參數(shù)。設(shè)計的任務(wù)就是發(fā)揮軋機的生產(chǎn)能力，使車間建成后在預(yù)定的時間內(nèi)達到和超過設(shè)計水平。因此，軋機生產(chǎn)水平的高低和它實際能達到的能力是衡量設(shè)計質(zhì)量的重要指標。 軋機小時產(chǎn)量計算軋機單位時間內(nèi)的產(chǎn)量稱為軋機的生產(chǎn)率。分別一小時、班、日、月、和年為時間單位計算。其中，小時產(chǎn)量為常用的生產(chǎn)指標。在生產(chǎn)過程中，軋機實際小時產(chǎn)量可用下式計算： ()式中：A ——軋機小時產(chǎn)量，t/h；T ——節(jié)奏時間，s；Q ——原料重量，t；K1 ——稱為軋機利用系數(shù)；取K1=B ——成品率，％。取B=90％在計算小時產(chǎn)量時，初軋機、厚板軋機是按原料重量計算的。取原料重量理論上的軋制節(jié)奏時間與軋機實際達到的軋制節(jié)奏時間的比值稱為軋機利用系數(shù)。它反映了軋機軋制節(jié)奏失調(diào)的程度，反應(yīng)了軋機理論小時產(chǎn)量和實際小時產(chǎn)量的差異。K1值的大小很難進行理論上的計算，實際進行軋鋼車間設(shè)計時對于不同的軋機推薦使用如下數(shù)值：開坯機： K1＝～成品軋機： K1＝～取軋機利用系數(shù)設(shè)計寬厚板軋機將采用當(dāng)前最先進的高精度控軋技術(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)計目標成材率為90%，為世界一流。在一般情況下、軋鋼車間各個生產(chǎn)工序的能力應(yīng)大于軋機的生產(chǎn)能力，故通常即以軋機的產(chǎn)量代表整個車間的產(chǎn)量。但在個別情況下由于設(shè)計考慮不周或生產(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的生產(chǎn)能，那么此時應(yīng)以薄弱環(huán)節(jié)的生廠能力代表整個車間的生產(chǎn)水平，這才符合車間的實際情況?？偵?，： 軋鋼機平均小時產(chǎn)量以上所述僅是單品種小時產(chǎn)量計算。當(dāng)一個車間生產(chǎn)若干個品種時，每個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產(chǎn)量。為考核一個車間的生產(chǎn)水平和計算年產(chǎn)量，就需要計算各種品種所占不同比例的小時產(chǎn)量。這個產(chǎn)量稱平均小時產(chǎn)量，也稱產(chǎn)品綜合小時產(chǎn)量。因此，軋機平均小時產(chǎn)量的含義即為：在一定時間內(nèi)，軋制產(chǎn)品的總數(shù)量與生產(chǎn)這些產(chǎn)品所消費的總時間的比值。按勞動量換算系數(shù)計算這種計算方法是在產(chǎn)品計劃中選取一種或數(shù)種產(chǎn)品做為標準產(chǎn)品，以其他產(chǎn)品的單品種小時產(chǎn)量與標準產(chǎn)品小時產(chǎn)量相比，即可得出勞動量換算系數(shù)。如下式所示： ()式中：X ——勞動量換算系數(shù)；Ab ——標準產(chǎn)品小時產(chǎn)量，t/h；A ——某種產(chǎn)品小時產(chǎn)量，t/h。標推產(chǎn)品根據(jù)使用需要來確定。當(dāng)計算某一設(shè)備的負荷率時，常用工藝過程比較簡單、小時產(chǎn)量最高的產(chǎn)品做為標準產(chǎn)品。在進行軋鋼車間設(shè)計時，一般以年產(chǎn)量中百分比最高的產(chǎn)品為標準產(chǎn)品。表71 勞動換算系數(shù)厚度/mm寬度/mm900~20002000~25002500~30003000~35003500~40004000~50005~88~1212~2525~5050~7070~100100~150150~400勞動量換算系數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字來確定。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，軋機平均小時產(chǎn)量的公式可如下式： ()式中：aaa3...... an ——不同品種在產(chǎn)量中的百分數(shù),%；Ab ——標準產(chǎn)品小時產(chǎn)量，t/h；XXX3...... Xn ——不同品種的勞動換算系數(shù)。采用這種方法計算時，雖然考慮了各種產(chǎn)品生產(chǎn)時的難易程度，但實際上計算的結(jié)果常有較大的出入。但是綜合考慮，本設(shè)計中軋機平均小時產(chǎn)量計算根據(jù)式(36)計算。所采用的勞動量換算系數(shù)X如表71所示：計算得出軋鋼機平均小時產(chǎn)量： 年產(chǎn)量的計算車間年產(chǎn)量是指一年內(nèi)軋鋼車間各種產(chǎn)品的綜合產(chǎn)量，以綜合小時產(chǎn)量為基礎(chǔ)進行計算。其計算公式如下： ()式中：A ——車間年產(chǎn)量，噸/年；Ap ——平均小時產(chǎn)量，噸/時；Tjw ——軋機一年內(nèi)計劃工作時數(shù)，時；K2 ——時間利用系數(shù)。軋機一年工作小時數(shù) 總歷法時間 天/年 365 小時/年 8760 假日 天/年 7 小時/年 168 每年計劃大修時間 天/年 28 小時/年 672 每周周期停工糾正時間 輪班/周（平均）