【導讀】四輥冷軋機設計之一。矩、選擇電動機；度、剛度校核并選取軋輥的軸承；，要求內(nèi)容完整、編寫規(guī)范。及查閱相關資料。3月20日～3月27日：比較各種結構，選擇最優(yōu)設計方案。3月28日～4月10日：對整機及部件進行設計計算。4月11日～5月21日：CAD制圖。5月22日～6月4日:編寫設計說明書。6月5日～6月20日:畢業(yè)答辯審查準備。小型四輥冷軋機，其特點是工作穩(wěn)定、操作簡單、軋制。本設計主要是針對此軋機的軋輥系統(tǒng)，考慮到產(chǎn)品的穩(wěn)定性、結構布局、使。同時采用了工作輥傳動，這種形式對軋制過程比較有利。成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。目前，約有90%的鋼材都是經(jīng)過軋制成材的。自行設計制造開坯機，目前已制成700mm，750mm，850mm，1150mm初軋機。于多樣、適用、易改進等。因此，具有更加靈活性軋制品種多、使用要求低的四輥單。的薄板，幾乎100%是冷軋的，而冷軋板材的板形直接關系到板材的質(zhì)量。軋機板形的調(diào)控能力。

　　

【正文】 在接觸弧上作用點的位置 軋制力在接觸弧上作用點的位置即 ? 角的確定。 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 22 0 .3 5 ~ 0 .4 5?? ??? 式中 ?—— 咬入角， a r c c o s( 1 ) 5 .7 32 hR? ??? ? ?； 取 ????? 則 2 2 3 1?? ??? ? ? ?。 軋制力矩的計算 工作輥的軋輥 的 受力情況如下圖 35 所示 圖 35 帶張力軋制時四輥軋機軋輥受力圖 工作輥上的 作用 力有三個：軋制力 P ，它與 力臂 a 組成軋制力矩；工作輥軸承處的摩擦力 F ，它與摩擦圓半徑 1? 相切；支承輥對工作輥的反力 R ?？紤]支承輥軸承處的摩擦及工作輥與支承輥間的滾動摩擦時，支反力 R 的方向應與摩擦圓半徑 2? 相切，并 在 工作 輥與 支承 輥接 觸處 偏離 一個 滾動 摩擦 力臂 的 距離 ，一 般情 況 下~ ? mm，取 ? mm。 傳動工作輥的四輥冷軋機，傳動軋輥所需力矩有軋制力矩 ZM ，由工作輥 軸承中摩擦力矩 1fM 與工作輥 帶動支承輥的力矩 RM 三部分之和，即 1K Z R fM M M M? ? ?。 （ 1） 求軋制力矩 ZM 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 23 ZM Pa? 式中 P—— 軋制力； a—— 軋制力臂，其大小與軋制力作用點及前后張力大小有關 ， 10TT? 時， 1 sin2Da ?? ，其中： 1D —— 工作輥直徑 ； ? —— 不考慮張力時軋制力作用點對應的軋輥中心角； ?—— 前后張力對軋制方向影響的偏轉角。 1 190s in 1 0 3 3 . 5 9 s in 2 . 4 1 4 1 2 8 . 9 422Z DM P a P K N m m N m? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 2）求工作輥傳動支承輥的力矩 RM RM RC? coscos( )PR ???? ? 由于工作輥偏移距 e 的數(shù)值（一般為 5~10mm ）相對于工作輥與支承輥直徑來說很小，在計算傳動力矩時，為了簡化，可認為 0e? ，即工作輥不偏移，此時計算結果誤差不超過 1% ，故可將其忽略不計。 式中 ?—— 工作輥與支承輥連心線與垂直線夾角，12a rc si n 022eDD? ???； ? —— 軋輥連心線與反力 R 的夾角，22arcsin2mD?? ?? ，其中： f? 為當量摩擦系數(shù)， ( 1 ~ )2f kf k? ???，當兩接觸面沿整個圓周均勻接觸時，2k ?? 2ff? ??? 取 ? r為圓柱滾子軸承內(nèi)徑，2 320 1602r m m m m?? 2 0 . 0 0 4 1 6 0 12 m m m m??? ? ? ? ? 1 r c s i n 755002? ??? ? ?； C—— 反力 R 對工作輥的力臂 1 190c o s s in 0 . 2 c o s 0 . 2 7 5 s in 0 . 2 7 5 0 . 6 5 622DC m m m m m m m?? ??? ? ? ? ? ； 1D —— 工作輥直徑， 1 190D mm? ； 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 24 2D —— 支承輥直徑， 2 500D mm? ； e —— 工作輥軸線相對支承輥軸線的偏移距。 3c o s 1 0 3 3 . 5 9 1 0 c o s 0 0 . 6 5 6 6 7 8 . 7 1c o s ( ) c o s ( 0 0 . 2 7 5 )R PNM R C C m m N m????????? ? ? ? ? ? ? ??? （ 3） 求 工作輥軸承的摩擦力矩 1fM 11fMF??? 式中 F —— 工作輥軸承處的反力，當 01TT? 時： sin( ) c os ta n( ) 103 9 c os 0 ta n( 0 75 ) 496 0. 91F R P KN N? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? —— 工作輥摩擦圓，11 0 . 0 0 4 5 5 0 . 3 4 62f r m m m m? ?? ? ? ? ? ?； 11 4 9 6 0 .9 1 0 .3 4 6 1 .7 2fM F N m m N m?? ? ? ? ? ? ? （ 4）傳動兩個工作輥總傳動 力矩 12 2 ( ) 2 ( 41 28 .9 4 67 8. 71 1. 72 ) 96 18 .7 4K K Z R fM M M M M N m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 工作輥傳動的四輥軋機軋輥的穩(wěn)定性 在軋制過程中， 由于四輥軋機工作輥與軸承間以及工作輥軸承座與支承輥軸承座的 ? 形框架 間存在著間隙，如無固定的側向力約束，工作輥將處于不穩(wěn)定狀態(tài)（不能保持固定的工作位置）。工作輥的這種自由狀態(tài)會造成軋件厚度不均，軋輥軸承遭受沖擊，工作輥和支承輥之間正常摩擦關系將被破壞以及軋輥磨 損加劇等不良后果。因此，保持工作輥對于支承輥的穩(wěn)定位置，對提高軋制精度和改善軋輥不見的工作條件十分重要。 保持工作輥穩(wěn)定的方法是使工作輥中心相對 支承輥中心線有一個偏移 e 。偏移距的大小應使工作輥軸承反力 F 在軋制過程中恒大于零且力的作用方向不變。 根據(jù)工作輥 力的平衡條件，正向軋制時，工作輥臨界偏移距 0e 1020 1 22190 500 ( ) ( ) ( ) ( 0) 22 2TTme R R m mR???? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 單向帶張力軋制時，工作輥應向出口方向偏移， 可 取 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 25 0 e mm? ? ? 。 軋機主電動機力矩與電動機功率 （ 1） 軋輥 與 電機 間的傳動比 （軋制速度 /ms?? ） 工作輥轉速 1 31 1 . 5 / 2 . 5 1 / 1 5 0 . 6 / m in1 9 0 1 0msn r s rDm??? ?? ? ? ??? 支承輥轉速 2 32 1 . 5 / 5 7 . 3 / m in5 0 0 1 0msnrDm??? ?? ? ??? 根據(jù)有關資料 ， 初選電動機的轉速為 1000r/min。 軋輥與電 機的傳動比 011000 6 .6 41 5 0 .6ni n? ? ?，取 7i? 。 （ 2） 軋輥與電機間的效率 ： ?—— 主電動機到軋輥之間的傳動效率， 1 2 3? ? ? ?? ? ? ； 1?—— 萬向接軸的效率， 1 0. 96 ~ 0. 98 ( 30 )?? ???，取 1 ?? ； 2? —— 減速器傳動效率， 2 ~ ? ? ，取 2 ? ? ； 3? —— 人字齒輪座傳動效率， 3 ~ ? ? ，取 3 ? ? 總傳動效率 1 2 3 7 4 4 57? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 3） 軋制主電動機力矩 DM 9 6 1 8 . 7 4 1 6 0 3 . 3 90 . 8 5 7 7KD M NmM N mi? ? ?? ? ? ?? （ 4） 軋機主電機功率 DP 1 6 0 3 . 3 9 1 0 0 0 1 6 7 . 8 21 0 0 0 1 0 0 0 3 0 1 0 0 0 3 0DDD MM nP K W? ??? ?? ? ? ? ? ? 查設計手冊選取 電動機， 軋制過程中 配合卷曲機需要經(jīng)常調(diào)速，所以選取直流電機，選取電機型號 4 280 21Z ??，額定功率 200eN KW? ， 額定電壓 440V ， 轉速1000r/min， 額定電流 498A。 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 26 軋輥的基本尺寸及校核 軋輥的類型及結構 軋輥 按照軋機類型可分為板軋機軋輥和型鋼軋機軋輥兩大類 。板軋機軋輥的輥身呈圓柱形，冷軋板軋輥的輥身微凸，當它受力彎曲時，可保證良好板型。 軋輥由輥身、輥頸和軸頭三部分組成。輥頸安裝在軸承中，并通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機架。軸頭和聯(lián)接軸相連，傳遞軋制扭矩。軸頭有三種主要形式：萬向軸頭、 梅花軸頭、帶鍵槽的或圓柱形軸頭?？紤]到本設計軋機受力相對較小，且為加工方便，采用帶雙鍵槽的軸頭。 軋輥的尺寸參數(shù) 軋輥的基本尺寸參數(shù)是：軋輥名義直徑 D ， 輥頸直徑 d ， 輥身長度 L 和輥頸長度 l 。 （ 1） 軋輥名義直徑 D 和輥身長度 L 。 軋輥名義直徑： 工作輥 1 190D mm? 支承輥 2 500D mm? 工作輥輥身長度和支承輥輥身長度相同 取 450L mm? 。 （ 2） 軋輥的重車率 軋輥從開始使用直到報廢，其全部重車輛與軋輥名義直徑的百分比稱為重車率。在軋制過程中，軋輥輥面因工作磨損，需不止一次地重車或重磨。軋輥工作表面的每次重車量為 ~5mm ，重磨量為 ~ ，軋輥直徑減小到一定程度后即不能再使用。一般冷軋機工作輥重車率為 3~6%，支承輥可達 10%。本軋 機工作輥重磨量為 ，重車量為 4mm ，支承輥重磨量為 ，重車量為 5mm 。 （ 3） 軋輥輥頸尺寸 d 和輥頸長度 l 。 軋輥輥頸尺寸 d 和輥頸長度 l 與軋輥軸承型式及工作載荷有關。由于受軋輥軸承徑向尺寸的限制，輥頸直徑比輥身直徑小 的 很多。因此輥頸與輥身過渡處往往是軋輥強度最差的地方。只要條件允許，輥頸直徑與輥身的過渡圓角 r 均應選大些。 此 設計軋輥軸承使用滾動軸承，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般 取( ~ )dD? ， ~ ? 。 對于工作輥： 11( ~ 5 ) ( ~ 5 ) 190 ( 95 ~ 104 .5 )d D m m m m? ? ? ? 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 27 實際 設計 時，考慮軸承的裝置問題，取 1 110d mm? 。 11( ~ ) ( ~ 110 )l d mm??。 對于支承輥： 22( 0. 5 ~ 0. 55 ) ( 0. 5 ~ 0. 55 ) 50 0 ( 25 0 ~ 27 5 )d D m m m m? ? ? ? 考慮到實際設計， 39。2d 可取大些，取 39。2 2 2 320d d d m m? ? ? 。 考慮實際設計及安裝問題， 39。2 2 2 32 2 11 3 43 5l l l m m m m m m? ? ? ? ?。 （ 4） 軋輥傳 動端的型式與尺寸 軋輥除基本尺寸外，還有軸頭型式與尺寸的選擇問題， 本軋機為工作輥傳動，傳動端為雙鍵傳遞扭矩。工作輥輥頸直徑與傳動端直徑之比 約為 ~ ， 則工作輥傳動端直徑 39。1 (100 ~ )d m m? ，取 39。1 105d mm? 。傳動端長度應依照實際裝配時確定。 軋輥的材料及輥面硬度 工作輥和支承輥的材料均選用 92Cr Mo ，由表 32 查得冷軋帶鋼軋機支承輥 面硬度50 ~ 65HS? ，工作輥面硬度 90 ~ 95HS? ，輥頸 65HS? 。 表 33 各類軋機軋輥材料選用及輥面硬度 兩軋輥的機構簡圖如下圖 36 所示 ： 本科畢業(yè)設計（論文）說明書 28 ()a 工作輥結構簡圖 ()b 支承輥結構簡圖 圖 36 兩軋輥的機構 簡圖 軋輥的強度校核 軋輥承受軋制力并直接接觸軋件， 軋輥的破壞決定于各種應力（其中包括彎曲應力、扭轉應力、接觸應力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應力以及軋輥制造過程中形成的殘余應力等）的綜合影響。具體來說，軋輥的破壞可能由下列三方面原因造成： 1）軋輥的形狀設計不合理或設計強度不夠。 2）軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求等。 3）軋輥在生產(chǎn)過程中使用不合理 。冷軋時的事故粘附也會導致熱裂甚至表層剝落；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進行高負荷熱軋或者冷軋機停車，軋熱的軋輥驟然冷卻，往往會因溫度應力過大 ，導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荷軋制也會造成軋輥破壞等。 在 設計軋機時 ，通常是按工藝給定的軋制負荷和軋輥參數(shù)對軋輥進行強度校核。本科畢業(yè)設計（論文）說明書 29 由于對影響軋輥強度的各種因素（如溫度應力、殘余應力、沖擊載荷值等）很難準確計算，為此， 設計時對軋機的彎曲和扭轉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）。為防止四輥軋機板帶軋機軋輥輥面剝落，對工作輥和支承輥之間的接觸應力應該做疲勞校驗。 （ 1） 支承 輥強度校核 軋制時的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔，對