【導(dǎo)讀】四輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)之一。矩、選擇電動(dòng)機(jī)；度、剛度校核并選取軋輥的軸承；，要求內(nèi)容完整、編寫(xiě)規(guī)范。及查閱相關(guān)資料。3月20日～3月27日：比較各種結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。3月28日～4月10日：對(duì)整機(jī)及部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。4月11日～5月21日：CAD制圖。5月22日～6月4日:編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。6月5日～6月20日:畢業(yè)答辯審查準(zhǔn)備。小型四輥冷軋機(jī)，其特點(diǎn)是工作穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、軋制。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)此軋機(jī)的軋輥系統(tǒng)，考慮到產(chǎn)品的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)布局、使。同時(shí)采用了工作輥傳動(dòng)，這種形式對(duì)軋制過(guò)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(guò)軋制成材的。自行設(shè)計(jì)制造開(kāi)坯機(jī)，目前已制成700mm，750mm，850mm，1150mm初軋機(jī)。于多樣、適用、易改進(jìn)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(guān)系到板材的質(zhì)量。軋機(jī)板形的調(diào)控能力。

　　

【正文】 在接觸弧上作用點(diǎn)的位置 軋制力在接觸弧上作用點(diǎn)的位置即 ? 角的確定。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 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(jì)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(shí)四輥軋機(jī)軋輥受力圖 工作輥上的 作用 力有三個(gè)：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(duì)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(dòng)摩擦?xí)r，支反力 R 的方向應(yīng)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(gè) 滾動(dòng) 摩擦 力臂 的 距離 ，一 般情 況 下~ ? mm，取 ? mm。 傳動(dòng)工作輥的四輥冷軋機(jī)，傳動(dòng)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(dòng)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(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 23 ZM Pa? 式中 P—— 軋制力； a—— 軋制力臂，其大小與軋制力作用點(diǎn)及前后張力大小有關(guān) ， 10TT? 時(shí)， 1 sin2Da ?? ，其中： 1D —— 工作輥直徑 ； ? —— 不考慮張力時(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角； ?—— 前后張力對(duì)軋制方向影響的偏轉(zhuǎn)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(dòng)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(duì)于工作輥與支承輥直徑來(lái)說(shuō)很小，在計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)，為了簡(jiǎn)化，可認(rèn)為 0e? ，即工作輥不偏移，此時(shí)計(jì)算結(jié)果誤差不超過(guò) 1% ，故可將其忽略不計(jì)。 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(dāng)量摩擦系數(shù)， ( 1 ~ )2f kf k? ???，當(dāng)兩接觸面沿整個(gè)圓周均勻接觸時(shí)，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(duì)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(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 2D —— 支承輥直徑， 2 500D mm? ； e —— 工作輥軸線相對(duì)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(dāng) 01TT? 時(shí)： 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(dòng)兩個(gè)工作輥總傳動(dòng) 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(dòng)的四輥軋機(jī)軋輥的穩(wěn)定性 在軋制過(guò)程中， 由于四輥軋機(jī)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(wú)固定的側(cè)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(huì)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(guān)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(duì)于支承輥的穩(wěn)定位置，對(duì)提高軋制精度和改善軋輥不見(jiàn)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(duì) 支承輥中心線有一個(gè)偏移 e 。偏移距的大小應(yīng)使工作輥軸承反力 F 在軋制過(guò)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(shí)，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(shí)，工作輥應(yīng)向出口方向偏移， 可 取 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 25 0 e mm? ? ? 。 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩與電動(dòng)機(jī)功率 （ 1） 軋輥 與 電機(jī) 間的傳動(dòng)比 （軋制速度 /ms?? ） 工作輥轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速 2 32 1 . 5 / 5 7 . 3 / m in5 0 0 1 0msnrDm??? ?? ? ??? 根據(jù)有關(guān)資料 ， 初選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1000r/min。 軋輥與電 機(jī)的傳動(dòng)比 011000 6 .6 41 5 0 .6ni n? ? ?，取 7i? 。 （ 2） 軋輥與電機(jī)間的效率 ： ?—— 主電動(dòng)機(jī)到軋輥之間的傳動(dòng)效率， 1 2 3? ? ? ?? ? ? ； 1?—— 萬(wàn)向接軸的效率， 1 0. 96 ~ 0. 98 ( 30 )?? ???，取 1 ?? ； 2? —— 減速器傳動(dòng)效率， 2 ~ ? ? ，取 2 ? ? ； 3? —— 人字齒輪座傳動(dòng)效率， 3 ~ ? ? ，取 3 ? ? 總傳動(dòng)效率 1 2 3 7 4 4 57? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 3） 軋制主電動(dòng)機(jī)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(jī)主電機(jī)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(shè)計(jì)手冊(cè)選取 電動(dòng)機(jī)， 軋制過(guò)程中 配合卷曲機(jī)需要經(jīng)常調(diào)速，所以選取直流電機(jī)，選取電機(jī)型號(hào) 4 280 21Z ??，額定功率 200eN KW? ， 額定電壓 440V ， 轉(zhuǎn)速1000r/min， 額定電流 498A。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 26 軋輥的基本尺寸及校核 軋輥的類(lèi)型及結(jié)構(gòu) 軋輥 按照軋機(jī)類(lèi)型可分為板軋機(jī)軋輥和型鋼軋機(jī)軋輥兩大類(lèi) 。板軋機(jī)軋輥的輥身呈圓柱形，冷軋板軋輥的輥身微凸，當(dāng)它受力彎曲時(shí)，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(guò)軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機(jī)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(wàn)向軸頭、 梅花軸頭、帶鍵槽的或圓柱形軸頭?？紤]到本設(shè)計(jì)軋機(jī)受力相對(duì)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(zhǎng)度 L 和輥頸長(zhǎng)度 l 。 （ 1） 軋輥名義直徑 D 和輥身長(zhǎng)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(zhǎng)度和支承輥輥身長(zhǎng)度相同 取 450L mm? 。 （ 2） 軋輥的重車(chē)率 軋輥從開(kāi)始使用直到報(bào)廢，其全部重車(chē)輛與軋輥名義直徑的百分比稱(chēng)為重車(chē)率。在軋制過(guò)程中，軋輥輥面因工作磨損，需不止一次地重車(chē)或重磨。軋輥工作表面的每次重車(chē)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(jī)工作輥重車(chē)率為 3~6%，支承輥可達(dá) 10%。本軋 機(jī)工作輥重磨量為 ，重車(chē)量為 4mm ，支承輥重磨量為 ，重車(chē)量為 5mm 。 （ 3） 軋輥輥頸尺寸 d 和輥頸長(zhǎng)度 l 。 軋輥輥頸尺寸 d 和輥頸長(zhǎng)度 l 與軋輥軸承型式及工作載荷有關(guān)。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(guò)渡處往往是軋輥強(qiáng)度最差的地方。只要條件允許，輥頸直徑與輥身的過(guò)渡圓角 r 均應(yīng)選大些。 此 設(shè)計(jì)軋輥軸承使用滾動(dòng)軸承，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過(guò)大，一般 取( ~ )dD? ， ~ ? 。 對(duì)于工作輥： 11( ~ 5 ) ( ~ 5 ) 190 ( 95 ~ 104 .5 )d D m m m m? ? ? ? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 27 實(shí)際 設(shè)計(jì) 時(shí)，考慮軸承的裝置問(wèn)題，取 1 110d mm? 。 11( ~ ) ( ~ 110 )l d mm??。 對(duì)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(shí)際設(shè)計(jì)， 39。2d 可取大些，取 39。2 2 2 320d d d m m? ? ? 。 考慮實(shí)際設(shè)計(jì)及安裝問(wèn)題， 39。2 2 2 32 2 11 3 43 5l l l m m m m m m? ? ? ? ?。 （ 4） 軋輥傳 動(dòng)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(wèn)題， 本軋機(jī)為工作輥傳動(dòng)，傳動(dòng)端為雙鍵傳遞扭矩。工作輥輥頸直徑與傳動(dòng)端直徑之比 約為 ~ ， 則工作輥傳動(dòng)端直徑 39。1 (100 ~ )d m m? ，取 39。1 105d mm? 。傳動(dòng)端長(zhǎng)度應(yīng)依照實(shí)際裝配時(shí)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(jī)支承輥 面硬度50 ~ 65HS? ，工作輥面硬度 90 ~ 95HS? ，輥頸 65HS? 。 表 33 各類(lèi)軋機(jī)軋輥材料選用及輥面硬度 兩軋輥的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 36 所示 ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 28 ()a 工作輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ()b 支承輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 36 兩軋輥的機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)圖 軋輥的強(qiáng)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(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(guò)程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。具體來(lái)說(shuō)，軋輥的破壞可能由下列三方面原因造成： 1）軋輥的形狀設(shè)計(jì)不合理或設(shè)計(jì)強(qiáng)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(guò)程中使用不合理 。冷軋時(shí)的事故粘附也會(huì)導(dǎo)致熱裂甚至表層剝落；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進(jìn)行高負(fù)荷熱軋或者冷軋機(jī)停車(chē)，軋熱的軋輥驟然冷卻，往往會(huì)因溫度應(yīng)力過(guò)大 ，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過(guò)大或因工藝過(guò)程安排不合理造成過(guò)負(fù)荷軋制也會(huì)造成軋輥破壞等。 在 設(shè)計(jì)軋機(jī)時(shí) ，通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)對(duì)軋輥進(jìn)行強(qiáng)度校核。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 29 由于對(duì)影響軋輥強(qiáng)度的各種因素（如溫度應(yīng)力、殘余應(yīng)力、沖擊載荷值等）很難準(zhǔn)確計(jì)算，為此， 設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軋機(jī)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(jī)其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋機(jī)各部件中最小的）。為防止四輥軋機(jī)板帶軋機(jī)軋輥輥面剝落，對(duì)工作輥和支承輥之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗(yàn)。 （ 1） 支承 輥強(qiáng)度校核 軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔(dān)，對(duì)