【導(dǎo)讀】根據(jù)任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)年產(chǎn)100萬噸冷軋帶鋼車間設(shè)計(jì)。凸度規(guī)程計(jì)算，原始軋輥輥型設(shè)定、輔助設(shè)備的選擇及金屬平衡、燃料消耗計(jì)算。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)平直深沖汽車板創(chuàng)造條件。本設(shè)計(jì)車間能生產(chǎn)的帶鋼品種多，規(guī)格齊全。產(chǎn)品規(guī)格為～冷軋板，典型產(chǎn)品為

　　

【正文】 2 3 4 5 平均單位壓力： mQp e m 1)(??? ?? ? ………………………………(12) 式中 ?Q 為平均單位張力，現(xiàn)僅以第一架軋機(jī)為例： 張應(yīng)力的設(shè)定 hiq ： 100MPa,120 MPa,130 MPa,140 MPa,開卷機(jī)張應(yīng)力為 1 MPa，卷曲機(jī)張應(yīng)力為 30 MPa。 表 18 張力 hRl ?? * = ?hfl = 3 2 * ? )( 2?hfl= 計(jì)算圖中第二個(gè)參數(shù) ??? hRQcf /)(2 ? ??? * )1(8 2E Rc ?= 00 *21 00 00*52 5*)1(*8 2 ?? 9 0 .2 ??? Q? aMP444? 前平均單位張力 Q1/MPa 后 平 均 單 位 張 力Q0 /MPa 平均單位張力 ?Q /MPa 1 1 100 2 100 120 110 3 120 130 125 4 130 140 135 5 140 30 100 圖 6 軋輥壓扁時(shí)平均單位壓力圖解 ??? hRQcf /)(2 ? = 作指示線可得 ??hf l39。 ， 又有表查出 ?? mem /)1( 則 mQp em 1)(??? ?? ? = 由 ??hf l39。 則 *39。 ??l 則總壓力 ?? pBP l39。 =10460KN 余下的各道次可依此類推計(jì)算出來，則有： 表 19 軋制力 1 2 3 4 5 ? /MPa 430 540 580 600 630 道 次 參 數(shù) ?hfl )( 2?hfl c x/mm mem /)1( ? l39。 /mm 16 B/mm 1250 ?p /MPa P/KN 10460 12391 9014 9240 4430 軋制力矩的確定 軋制力矩的確定 hRPM z ?? 12 ? …………………………………..(13) 式中 : ? — 合力作用點(diǎn)位置系數(shù)（或力臂系數(shù)），冷軋薄板一般 ? 取為 ～ ，各道次的軋制力矩值見表 20： ? = 表 20 軋制力矩 1 2 3 4 5 Mz /KNm 摩擦力矩的確 定 傳動(dòng)工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩外，還有附加摩擦力矩 mM ，它由以下兩部分組成： 1mM 、 2mM ，其中 1mM 在四輥軋機(jī)（本設(shè)計(jì)中六輥軋機(jī)亦用此公式）可近似地由 下式計(jì)算： P d fdfPM m ?? 4*2**21 ………………………………..(14) 式中 f — 軋輥軸承的摩擦系數(shù)，取 f ＝ ； d — 軋輥輥頸直徑 zd ＝ 273mm； （ gD 、 zD — 工作輥及支撐輥直徑 ,對(duì)于四輥軋機(jī)： gD ＝ 525mm， zD =1450mm 對(duì)于六輥軋機(jī)： gD ＝ 485mm， zD = 1450mm。）而 2mM 由下式計(jì)算： iMMM mzm /))(11( 12 ??? ? …………………………..(15) 式中 : ? — 傳動(dòng)效率系數(shù)，即從主電機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率，故可取 ?＝ ，本設(shè)計(jì)取 MMM mmm i 21 / ?? ………………………………..(16) 表 21 摩 擦力矩 1 2 3 4 5 Mm1 /KNm Mz /KNm . i Mm2 /KNm Mm /KNm 空轉(zhuǎn)力矩的確定 空轉(zhuǎn)力矩可以根據(jù)下式求得： ? ? HK MM ?? ~ ……………………………………..(17) 式中： HM 表示軋機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，其大小為： n pMH 9550? p——電動(dòng)機(jī)的額定功率，本設(shè)計(jì)取每架軋機(jī)的額定功率為 4250KW； n——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速為 750r/min。 軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩（ kM ）根據(jù)實(shí)際資料可取為電機(jī) 額 定 力 矩 的 3 ％～6％ : K N mMk ＝???? 5 電機(jī)能力驗(yàn)算 為了校核和選擇主電動(dòng)機(jī)，除知其負(fù)荷之外，尚須知軋機(jī)負(fù)荷隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，力矩隨時(shí)間變化的關(guān)系圖稱為靜負(fù)荷圖。繪制靜負(fù)荷圖之前，首先要決定出軋件在整個(gè)軋制過程中在主電機(jī)軸上的靜負(fù)荷值，其次決定個(gè)道次的純軋和間歇時(shí)間。 靜力矩按下式計(jì)算： Mj= Mz /i+Mm+Mk…………………………………..(19) 將前面的數(shù)據(jù)代入上式得靜力矩見表 23： 表 23 靜力矩 道次 1 2 3 4 5 Mz(kNm) i Mm(kNm) Mk(kNm) Mj(kNm) 靜負(fù)荷圖中的靜力矩可以用上式加以確定。每一道次的軋制時(shí)間可由下式確定： tn=Ln/vp…………………………………………..(20) 式中： Ln——軋件軋后長度； vp ——軋件出輥平均 速度，忽略前滑時(shí)，它等于軋輥圓周速度。 表 24 軋制時(shí)間 道次 1 2 3 4 5 Ln(m) 5695 vp (m/s) t(s) 因?yàn)楦鳈C(jī)架主電機(jī)的力能參數(shù)相同，而第五機(jī)架的軋制負(fù)荷最大，所以只需校核第五架軋機(jī)的電機(jī)即可?？紤]到軋制的加減速時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力矩，則有（加、減速時(shí)的加速度絕對(duì)值均為）： Mjia=Md5= kNm Mjian= Md5= kNm 從而有軋機(jī)加速時(shí)，總力矩為： MTjia=Mj5+ Md5= kNm。 軋機(jī)減速時(shí)，總力矩為： MTjian= Mj5 Md5= kNm. 已知上述各值后，根據(jù)軋制圖表繪制出一個(gè)軋制周期內(nèi)第五架軋機(jī)的電機(jī)負(fù)荷圖，見圖7。（不考慮不同的軋制速度對(duì)軋制力矩的影響） MJ 升速 穩(wěn)定軋制 過焊縫 拋尾 降速 MK t（ s） 圖 7 第五架軋機(jī)電機(jī)負(fù)荷圖 當(dāng)主電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)負(fù)荷圖確定后，就可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行計(jì)算。這項(xiàng)工作包括兩部分。一是由負(fù)荷圖計(jì)算出等效力矩不能超過電動(dòng)機(jī)的額定力矩；二是負(fù)荷圖中的最大力矩不能超過電動(dòng)機(jī)的允許過載負(fù)荷和持續(xù)時(shí)間。 等效力矩計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的校核 軋機(jī)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷是間斷式的不均勻 負(fù)荷，而電動(dòng)機(jī)的額定力矩是指電動(dòng)機(jī)在此負(fù)荷下長期工作，其溫升在允許的范圍內(nèi)的力矩。為此必須計(jì)算出負(fù)荷圖中的等效力矩，其值按下式計(jì)算： Mjum= ? ?? ? ?? )/()( ,2,2 nnnnnn tttMtM ………………..(21) 式中 : Mjum ——等效力矩； Σtn——軋制時(shí)間內(nèi)各段純軋時(shí)間的總和； Σtn’——軋制周期內(nèi)各段間隙時(shí)間的總和； Mn——各段軋制時(shí)間所對(duì)應(yīng)的力矩； Mn’——各段間隙時(shí)間對(duì)應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩。 將前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算結(jié)果見表 25： 表 25 等效力矩 道次 1 2 3 4 5 Mn(kNm) Mn’(kNm) tn(s) tn’(s) － Σtn(s) Σtn’(s) － Mjum(kNm) 校核電動(dòng)機(jī)溫升條件為： Mjum≤MH 可見均能滿足電機(jī)的生產(chǎn)要求。 6 軋輥強(qiáng)度校核 綜述 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(jì)不合理或設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠。例如，在額定負(fù)荷下軋輥因強(qiáng)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。冷軋軋件的變形溫升很大，工作輥輥面溫度可達(dá) 80～ 1200C冷軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，往往會(huì)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(huì)造成軋輥破壞等。 由此可見，為防止軋輥破壞，應(yīng)從設(shè)計(jì)制造和使用等諸方面去考慮。設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度校核。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(jī)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(jī)軋輥輥面剝落，對(duì)工作輥和支撐輥之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗(yàn)。 四輥軋機(jī)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(shí)的彎曲力矩絕大部分有支撐輥承擔(dān)。在計(jì)算支撐輥時(shí)，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機(jī)一般是工作輥傳 動(dòng)，因此，對(duì)支撐輥只需計(jì)算輥身中部和輥徑端面的彎曲應(yīng)力。 在軋輥的 11 斷面和 22 斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即：σ 11?? =Pc1/()≤Rb ……………………………………………..(22) 22?? =Pc2/()≤Rb ……………………………………………..(23) 式中： P——總軋制壓力與彎輥力的合力； d11 d22——11 和 22 斷面的直徑； c c2 ——11 和 22 斷面至支反力 /2 處的距離； Rb—許用彎曲應(yīng)力。 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(gè)壓下螺絲的中心距 L0，而且把工作輥對(duì)支撐輥的壓力簡化成均布載荷（這 時(shí)計(jì)算誤差不超過 9～ 13%），可得 33斷面的彎矩表達(dá)式： Mw=P(L0/4L/8) 輥身中部 33 斷面的彎曲應(yīng)力為： 33?? = P(L0L/2)/()≤Rb……………………………..(24) 式中的 D2 應(yīng)以重車后的最小直徑代入。 因五架軋機(jī)的工作輥與支撐輥均一樣，故只需校核其中受力最大的一架即可，因第五架軋機(jī)受力最大所以我們只校核第五架軋機(jī)。 確定工作輥和支撐輥的各個(gè)重要尺寸 軋輥輥徑直徑 d 和長度一般近似地選：滾動(dòng)軸承時(shí)： d=(～ )D（ D 為輥身直徑）、L/d=～ ， l/D’=～ 。油膜軸承時(shí)： d=(～ )D,l/D’=. 工作輥輥徑直徑與串動(dòng)端直徑之比約為 ～ ，傳動(dòng)端長度與直徑之比為 ～ 。 working roller D11=525mm, D1 39。 =273mm, 1d =450mm, 2d =265mm, 3d =250mm, L0 =3320mm, L1 =1700mm, l =200mm, 1l =200mm, 2l =170mm, 3l =240mm, D1 /L1 =, D1 39。 /D1 =, l l/D1 39。 =, D1 39。 / 3d =, ?dl backuproller D2 =1450mm, D2 39。 =798mm, 1d =1200mm, 2d =650mm, 3d =620mm, 6624 ?d L0 =4144mm, L2 =1700mm, l =622mm, 1l =200mm, 2l =400mm, 3l =300mm, 504?l mm D2 /L2 =, D2 39。 /D2 =, l /D2 39。 =, 4d / D2 39。 =, 軋輥強(qiáng)度的校核 把前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算： 11?? =PC1 /()= 2 0 2 3 3 ?? ? MPa 2