【正文】 1)連續(xù)式軋機的工作圖表連續(xù)式布置的軋機軋制圖表形式如圖 6 所示。從連續(xù)式軋機軋制圖表中可以看出這類軋機的工作圖表的特點是：因維持連軋關(guān)系的軋機每架只軋一道從保持單位時間內(nèi)通過各機架的金屬流量相等的原則，各道次純軋時間相等。即 ()KTTzhnzhzh ???21各道次間的間隙時間隨各架軋機軋制速度的提高而遞減。亦即： ()jnjj??21軋制節(jié)奏時間則為 ()tTzh???軋制總延續(xù)時間 ()?jzhtt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。圖 連續(xù)式布置的軋機工作圖表2)本次設(shè)計軋制圖表選用半連軋工藝，粗軋為兩架六道軋制，精軋由七架連軋，軋制圖表如下：第 4 章 軋制圖表與年產(chǎn)量計算圖 軋制圖表 軋鋼機的產(chǎn)量計算軋機產(chǎn)量是衡量軋機技術(shù)經(jīng)濟效果的一個主要指標(biāo)，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(dá)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(dá)到的能力是衡量設(shè)計質(zhì)量的重要指標(biāo)。 軋鋼機小時產(chǎn)量軋機單位時間內(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(biāo)。軋機技術(shù)上可能達(dá)到的小時產(chǎn)量可用下式計算： ()QTA360?式中：A——軋機小時產(chǎn)量；(t/h)Q——原料重量(t) ；T——節(jié)奏時間 (s)。實際上，在生產(chǎn)過程中，軋機實際能達(dá)到的小時產(chǎn)量用下式表示： ()1360QKTA?式中：K 1——稱為軋機利用系數(shù)。理論上的軋制節(jié)奏時間與軋機實際達(dá)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。值的大小很難進(jìn)行理論上的計算，實際進(jìn)行軋鋼車間設(shè)計時對于不同的1K軋機推薦使用如下數(shù)值：開坯機：K 1＝~成品軋機：K 1＝~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。而型鋼、線材、管、鋼板等成品軋機則是按生產(chǎn)合格成品的數(shù)量計算的。因此，軋機實際小時產(chǎn)量用下式計算： ()bQKTA1360?式中：b——成品率(%)。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)的生產(chǎn)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。綜上所述：本設(shè)計 Q=，K 1=，b=，T=200 ()438t/h3601?A 軋機平均小時產(chǎn)量軋機平均小時產(chǎn)量也稱產(chǎn)品綜合小時產(chǎn)量，其含義為：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)品所消耗的總時間的比值。計算軋機平均小時產(chǎn)量有兩種方法：1）按軋制品種百分?jǐn)?shù)計算；2）按勞動量換算系數(shù)計算。本設(shè)計采用第一種按軋制品種百分?jǐn)?shù)計算。采用這種方法計算平均小時產(chǎn)量，沒考慮在生產(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，其計算數(shù)值還是接近實際的。平均小時產(chǎn)量公式為：Ap=1/(a1/A1+a2/A2+a3/A3+……an/An) ()式中aa 2……an—各品種在總產(chǎn)量中的百分?jǐn)?shù)(%)；AA 2……An—各品種小時產(chǎn)量，(t/h)。代入上式計算得 Ap=378t/h 軋鋼車間年產(chǎn)量計算車間年產(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(jìn)行計算。其計算公式如下：第 4 章 軋制圖表與年產(chǎn)量計算 ()2jwKApT=式中：A—車間年產(chǎn)量(t/y) ；Ap—平均小時產(chǎn)量(t/h) 。Tjw—軋機一年內(nèi)計劃工作時數(shù)(d)，本設(shè)計實行連續(xù)工作制度的軋機年工作時數(shù)： ()（T24T365（= jw321式中：T1—一年中計劃大修時間(d)，取=30 ；T2—一年中定期中小修時間(d)，取=50 ；T3—一年計劃換輥時間(d)，取=7 ；T4—每天規(guī)定的交接班時間(h)，取= 。計算得 Tjw=6533hK2—時間利用系數(shù)，時間利用系數(shù) K2 根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果在 ~ 范圍內(nèi)根據(jù)軋機不同情況進(jìn)行選取。本設(shè)計取 K2=。將前面的數(shù)據(jù)代入上式計算得：A=ApTjwK2=3786533= 萬噸河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院第 5 章 軋輥強度的校核與電機能力驗算 軋輥的強度校核總的說來，軋輥的破壞決定于各種應(yīng)力(其中包括彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制造過程中形成的殘余應(yīng)力等) 的綜合影響。具體來說，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：1)軋輥的形狀設(shè)計不合理或設(shè)計強度不夠。例如，在額定負(fù)荷下軋輥因強度不夠而斷裂后因接觸疲勞超過許用值，是輥面疲勞剝落等；2)軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求。例如，軋輥的耐熱裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中有夾雜物或殘余應(yīng)力過大等；3)軋輥在生產(chǎn)過程中使用不合理。熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時，會因熱疲勞造成輥面熱裂；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進(jìn)行高負(fù)荷熱軋，熱軋的軋輥驟然冷卻，往往會因溫度應(yīng)力過大，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓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考慮。設(shè)計軋輥時，通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)進(jìn)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、參與應(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(jìn)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(hù)軋機其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋件各部件中最小的)。為防止四輥板帶軋機軋輥輥面剝落，對工作輥和支撐輥之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗第 5 章 軋輥強度的校核與電機能力驗算 支撐輥彎曲強度四輥軋機的支撐輥直徑 D2 與工作輥徑 D1 之比一般在 ~ 范圍之內(nèi)。顯然，支撐輥的抗彎端面系數(shù)較工作輥大的多，即支撐輥有很大的剛性。因此，軋制時的彎曲力矩絕大部分有支撐輥承擔(dān)。在計算支撐輥時，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機一般是工作輥傳動，因此，對支撐輥只需計算輥身中部和輥徑端面的彎曲應(yīng)力。支撐輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見圖 。在軋輥的 11 斷面和 22 斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強度條件，即 ()b131 R≤)c/( P= ? ()2?式中：P—總軋制壓力d1d 22—11 和 22 斷面的直徑；cc2—1 和 22 斷面至支反力 1/2 處的距離；Rb—許用彎曲應(yīng)力。圖 軋輥受力圖支撐輥輥身中部 33 斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力距離 L 等于兩個壓下螺絲的中心距 L0，而且把工作輥對支撐輥的壓力簡化成均布載荷 (這時計算誤差不超過 9~13%)，可得 33 斷面的彎矩表達(dá)式： ()L/8)4P(=Mw0輥身中部 33 斷面的彎曲應(yīng)力為： ()Rb≤)/2)(.D( 2303??河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院式中的 D2 應(yīng)以重車后的最小直徑代入。因兩架軋機是可逆式軋機，故只需校核每架軋機受力最大的那一道次即可，因粗軋機第四道次受力最大、精軋機第一道次受力最大，所以我們只校核這兩道次的彎曲應(yīng)力。本設(shè)計取輥頸直徑 d=1100mm，L=1700mm，ccr 的取值，r==132，c1=，c2=，d 11=1100，d 22=1550，上面 D2 重車后的最小直徑為：D 2=1750mm， P=28331KN，把前面的數(shù)據(jù)代入式 計算：σ11=Pc1/()=σ22=Pc2/()=σ33=P(L0L/2)/()=本設(shè)計支撐輥為合金鍛鋼 Rb=140~150MPa，可見支撐輥的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該許用應(yīng)力，故滿足要求。精軋第一架用以上的方法計算得出結(jié)論都滿足要求。 工作輥的扭轉(zhuǎn)強度校核由于有支撐輥承受彎曲力矩，故工作輥可以只考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即僅僅計算傳動端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，公式為： ()Mk/W=τ式中：——作用在一個工作輥上的最大傳動力矩。kM——工作輥傳動端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。W驅(qū)動一個工作輥的傳動力矩有軋制力矩，工作輥帶動支撐輥的力矩和工作輥軸承處的摩擦力矩組成。 ()fsPM?? ()式中：S——反力對工作輥的力臂?！ぷ鬏佪S承處摩擦圓半徑。1?支撐輥對工作輥的反力為： ())cos(/?????PS式中：張力軋制的時候軋制壓力偏離垂直方向的角度1?fSa第 5 章 軋輥強度的校核與電機能力驗算 ()]2/)arcsin[(PTBF???工作輥與支撐輥連心線與垂直線的夾角 ())]/(ri[21Re??支撐輥與工作輥的反力 PS作用線與輥工作和支撐輥連心線的夾角 ()]/)arcsin[(2m???其中：P——軋制力。a——軋制力力臂其大小與軋制力作用點及前后張力大小有關(guān)?！皬埩?。FT——后張力。Be——工作輥相對于支撐輥的偏心距，一般取值為 5mm~10mm，這里取5mm?！ぷ鬏伆霃健?R——支撐輥半徑。2m——滾動摩擦力臂。取值一般為 ~，本設(shè)計取值 ?！屋佪S承的摩擦圓半徑。2?其值計算為： =fd/2。2?其中：f——摩擦系數(shù)。滾動軸承取值 。d——軋輥半徑。工作輥軸承處的反力(摩擦力)： ())sin(i?????fP反力 對工作輥的力臂：SP ()?ico1RmS此校核也按軋制力矩最大的一架計算，精軋粗軋各一架。將各參數(shù)帶入公式得：粗軋第二道 Mk1=6203912Nm，精軋第一道次 Mk1=2079238Nm。工作輥傳動端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)為： ()16/3DWK??扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ()k/?數(shù)據(jù)代入得到結(jié)果如下：河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院粗軋 WK＝ ，M K＝6203912Nm，τ＝，3精軋 WK＝ ，M K＝2079238Nm，τ＝，工作輥為合金鑄鐵， ，然而許可扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為Pab40~5??，即 ，可見，合格。bb??][?b126][ 工作輥與支撐輥的接觸應(yīng)力校核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，在軋輥計及使用適用時應(yīng)進(jìn)行校核計算。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： ()])(/[)(2)/(2121max rKrqDDb????＝式中：q 加在解除表面單位長度上的負(fù)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)； 。,/)(1Ev???22/)(EvK???其中，vv2 及 EE2 為兩軋輥材料的泊松比和彈性模數(shù)，本設(shè)計取E1=210GPa；E2=190GPa。 ())/()(22121Dqb??若兩輥泊松比相同并取 v1＝v2＝v＝ 則上式可簡化為 ()bqrE/)/( ??? ()52qb?加在接觸表面單位長度上的負(fù)荷 q 可有下面公式求得 ()P/B=式中：q－為軋制力，KN；B－為軋件寬度，本設(shè)計不考慮寬展取 B＝1500mm。第 5 章 軋輥強度的校核與電機能力驗算1)對于粗軋機：， ；? ()??得其對應(yīng)的許用接觸應(yīng)力分別為：支撐輥表面硬度 HS=65~71，比較得正應(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。在輥間接觸區(qū)中，除了須校核最大正應(yīng)力 σmax 外，對于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。圖 7 表示了輥內(nèi)切應(yīng)力分布的狀況。主切應(yīng)力在接觸點處其值為零