【正文】 最大壓應(yīng)力及接觸區(qū)寬度2b可由下式計(jì)算：圖6工作輥與支撐輥相接觸情況 …………(30)式中：——加在接觸表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷；、及、——相互接觸的兩個(gè)軋輥的直徑及半徑；、——與軋輥材料有關(guān)的系數(shù)。H．赫茨（Hertz）理論認(rèn)為：兩個(gè)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（圖6）。 工作輥與支撐輥間的接觸應(yīng)力四輥軋機(jī)支撐輥和工作輥之間承載時(shí)有很大的接觸應(yīng)力，在軋輥設(shè)計(jì)及使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算。支撐輥與工作輥的反力Ps的作用線與工作輥和支撐輥連心線間的夾角： γ=arcsin[(ρ2+m)/2] ……………………………………………(27)其中 ρ2——支撐輥軸承的摩擦圓半徑其值計(jì)算為ρ2=fd/2,f為機(jī)械摩擦系數(shù),因是油膜軸承取f=,d——輥徑直徑；m——滾動(dòng)摩擦力臂一般m=～=。本設(shè)計(jì)同樣以第四道次為例進(jìn)行計(jì)算：工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)為驅(qū)動(dòng)一個(gè)工作輥的傳動(dòng)力矩Mk有軋制力矩Mz、工作輥帶動(dòng)支撐輥的力矩Ms和工作輥軸承的摩擦力矩Mf1組成，即Mk=Mz+Ms+Mf1，或M=Pa+PsS+Pfρ1圖5 傳動(dòng)圖上式各參數(shù)的計(jì)算公式為：支撐輥對(duì)工作輥的反力： Ps=Pcosφ/cos(θ+γ) …………………………………………………(24)張力軋制時(shí)軋制壓力偏離垂直方向的角度：φ=arcsin[(T1T0)/2P] ……………………………………………(25)式中：T1 ——前張力；T0 ——后張力；P——軋制力。 工作輥強(qiáng)度校核由于有支撐輥受彎曲力矩，故工作輥可知考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即僅計(jì)算傳動(dòng)端得扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。注：本設(shè)計(jì)支撐輥為合金鍛鋼，可見(jiàn)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。本設(shè)計(jì)以第四道次為例進(jìn)行計(jì)算：，重車后的輥身直徑，取。若認(rèn)為軸承反力距離l等于兩個(gè)壓下螺絲的中心距，而且把工作輥對(duì)支撐輥的壓力簡(jiǎn)化成均布載荷（這時(shí)計(jì)算誤差不超過(guò)9％～13％），可得33斷面的彎矩表達(dá)式 ……………………………………(21)輥身中部33斷面的彎曲應(yīng)力為 ……………………………(22) 式中的應(yīng)以重車后的最小直徑帶入。在輥頸的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 ………………………………(19)…………………………(20)式中：——總軋制壓力；、——11和22斷面的直徑；、——11和22斷面至支反力P/2處的距離；——許用彎曲應(yīng)力。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)算輥身中部和輥頸斷面的彎曲應(yīng)力。因此，軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分由支撐輥承擔(dān)。注：～。即 式中： ——超過(guò)基本轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速； 軋輥強(qiáng)度校核 支撐輥強(qiáng)度校核四輥軋機(jī)由于有支撐輥，給軋輥計(jì)算帶來(lái)了新的特點(diǎn)。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過(guò)電動(dòng)機(jī)的基本轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)對(duì)超過(guò)基本轉(zhuǎn)速部分對(duì)應(yīng)的力矩加以修正，見(jiàn)圖39，即乘以修正系數(shù)。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：……………………（16）式中：——等效力矩；——軋制時(shí)間內(nèi)各段純軋時(shí)間的總和；——軋制周期內(nèi)各段間隙時(shí)間的總和；——各段軋制時(shí)間所對(duì)應(yīng)的力矩；——各段間隙時(shí)間對(duì)應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩。繪制靜負(fù)荷圖之前，首先要決定出軋件在整個(gè)軋制過(guò)程中在主電機(jī)軸上的靜負(fù)荷值，其次決定各道次的純軋和間歇時(shí)間。故有，；所以得到空轉(zhuǎn)力矩： 電機(jī)軸上的總傳動(dòng)力矩的確定由于采用穩(wěn)定速度咬入，即咬鋼后并不加速，故計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)忽略電機(jī)軸上的動(dòng)力矩。；——傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，即從主電動(dòng)機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率；由于軋機(jī)都沒(méi)有減速機(jī)及齒輪座，但接觸傾角，故可取。該力矩是指減速機(jī)做，齒輪機(jī)座中的摩擦力矩。對(duì)上下兩個(gè)軋輥（共四個(gè)軸承）而言，該力矩值為： ………………………………（11）式中：——軋制力；——軋輥輥頸直徑；——軋輥軸承摩擦系數(shù)，它取決于軸承構(gòu)造和工作條件： 滑動(dòng)軸承金屬襯熱軋時(shí) 滑動(dòng)軸承金屬襯冷軋時(shí) 滑動(dòng)軸承塑料襯 液體摩擦軸承 滾動(dòng)軸承 注：本設(shè)計(jì)取軋輥輥頸尺寸和輥頸長(zhǎng)度可以通過(guò)下式確定：，；取。C——機(jī)座剛度系數(shù)，即線性段的斜率；按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定各機(jī)架的輥縫值（生產(chǎn)時(shí)再由液壓壓下裝置和彎輥裝置對(duì)輥縫進(jìn)行自動(dòng)控制）如下：表16 各機(jī)架的輥縫值沒(méi)有這個(gè)道次12345P /kN10219125281188411306h /mmS0 /mm 主電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軋輥所需力矩的計(jì)算 軋制力矩的計(jì)算軋制力矩可以根據(jù)下面的公式進(jìn)行計(jì)算： ………………………………………（10）其中，為力臂系數(shù)，冷軋時(shí)。通常為了消除非直線段的往往采用人工零位法進(jìn)行軋制。因此10%軋制力的誤差，往往造成很大的厚度差，這會(huì)給正常操作造成很大困難，并直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量?，F(xiàn)代帶鋼連軋機(jī)剛度系數(shù)是在5000~6500KN/mm左右，通常軋制力的負(fù)荷水平為8000~30000KN，彈跳值可達(dá)1~5mm。(凸形、凹形或圓柱形)。實(shí)驗(yàn)表明，帶鋼寬度和輥身長(zhǎng)度的比值以及工作輥直徑和支承輥直徑的比值愈小，則工作輥與支承輥之間壓力分布的不均勻性愈明顯。工作輥與支承輥之間，由于其接觸長(zhǎng)度大于軋件與工作輥的接觸長(zhǎng)度，因而其壓力分布是不均勻的。對(duì)于工作輥來(lái)說(shuō)，如果軋制壓力沿帶鋼寬度是均勻分布的，則變形區(qū)內(nèi)工作輥的彈性壓扁在輥身中部的分布也是均勻的，只是在軋件邊部壓扁值小些。軋件與工作輥之間、工作輥與支承輥之間均產(chǎn)生彈性壓扁。影響軋輥磨損的因素很多，例如，軋輥和軋件的材料，軋輥的表面硬度和光潔度，軋制壓力和軋制速度，前滑和后滑的數(shù)值以及支撐輥與工作輥之間的滑動(dòng)速度等都會(huì)影響軋輥的磨損速度。冷卻水、冷卻潤(rùn)滑液、空氣和與軋輥接觸的零件又會(huì)使軋輥冷卻。軋制力愈大，載荷愈集中在軋輥中部，軋輥的彈性彎曲變形愈大；軋輥直徑愈大，剛性愈好，彈性彎曲變形愈小。軋機(jī)輥縫設(shè)計(jì)最主要的任務(wù)是盡可能地準(zhǔn)確地確定各機(jī)架的空載輥縫值S。故該道次的平均總壓下率為：由圖2查出對(duì)應(yīng)于的故 計(jì)算 計(jì)算 故 圖2 Q235 加工硬化曲線1——縱向；2——橫向表14（ex－1）/x值x0123456789圖3軋輥彈性壓扁時(shí)平均單位壓力圖解（斯通圖解法）計(jì)算圖3中的第二個(gè)參數(shù)求α值，對(duì)鋼軋輥，則查圖3，有查表14，有故 由，有總壓力第二道：入口總壓下率為24％，出口總壓下率為44%，Δh=，平均總壓下率為36％，對(duì)應(yīng)的故 計(jì)算 計(jì)算 故 得到：查圖3，有查表14，有故 由，有總壓力第三道：入口總壓下率為44％，出口總壓下率為64％，Δh=，平均總壓下率為5 6％，對(duì)應(yīng)于的故 計(jì)算 計(jì)算 故 得到：查圖3，有查表14，有故 由，有總壓力第四道：入口總壓下率為64％，出口總壓下率為76％，Δh=，％，對(duì)應(yīng)于的故 計(jì)算 計(jì)算 故 得到：查圖3，有查表14，有故 由，有總壓力第五道：入口總壓下率為76％，出口總壓下率為80％，Δh=，％，對(duì)應(yīng)的故 計(jì)算 計(jì)算 故 得到：查圖3，有查表14，有故 由，有總壓力表15 各機(jī)架軋制力機(jī)架號(hào)F1F2F3F4F5軋制力/KN10219125281188411306注：根據(jù)軋制力分布情況來(lái)看，此規(guī)程可行。 軋制力 軋制力的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用斯通公式計(jì)算冷軋平均單位壓力： ………………………………（8）…………………………….………（9）——對(duì)應(yīng)于冷軋平均總壓下率的平均屈服應(yīng)力，平均總壓下率為，、分別為入口和出口的冷軋總壓下率；——平均單位張力；——軋制時(shí)的摩擦系數(shù)；——該道帶鋼在變形區(qū)的平均厚度；——考慮彈性壓扁后的變形區(qū)長(zhǎng)度。僅就軋機(jī)本身而言，一級(jí)加速度可達(dá)12 m/s2。第一級(jí)加速度數(shù)值較高，稱為功率加速度（又稱產(chǎn)量加速度），其目的是迅速提高軋制速度，是設(shè)備盡快接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以求得最高產(chǎn)量。依據(jù)秒流量相等，則：表11軋件的出口速度12345Vh(m/s)20軋輥的速度可用下式求得：由…………………………………………..(7)表12 軋輥速度12345V(m/s)由公式求得各道次軋輥轉(zhuǎn)速分別為: 注：由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1200r/min，所以各架軋機(jī)電機(jī)的減速比i=1200/n。當(dāng)連軋機(jī)組末架軋制速度確定后，根據(jù)連軋條件——秒流量相等的原則，根據(jù)各架軋出厚度和前滑求出各架軋制速度（帶鋼的寬展和前、后滑忽略不計(jì)）。本次設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)備、產(chǎn)品及參考同類車間設(shè)定：第五機(jī)架的軋制速度為20m/s。連軋機(jī)組末架的軋制速度決定著軋機(jī)的產(chǎn)量和技術(shù)水平（注：確定末架軋制速度時(shí)，應(yīng)考慮保證各主要設(shè)備和輔助設(shè)備生產(chǎn)能力的平衡，軋制帶鋼的厚度及鋼種等）。在潔凈軟化依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)取各機(jī)架間張力見(jiàn)表7。由于冷軋只有加工硬化，沒(méi)有再結(jié)晶。176。由公式 ……………………………...(2)得 ………………………………….(3)表7 各道次咬入角道次12345咬入角176。制定的壓下規(guī)程如表5所示表5 1500mm帶鋼壓下規(guī)程道次H /mmh /mm /mmε/％軋速 m/s前張力/MPa后張力/MPa平均張力/MPa12410915521101201153140150145415022018552020040120 前滑值的確定由于第一道次不噴油，以后的4個(gè)道次采用棕櫚油潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)取值可以參考表6。本設(shè)計(jì)選擇如下：1500mm的帶鋼卷，鋼種為低碳鋼，軋輥直徑為1790mm500mm2，1790mm400mm2，1790mm320mm1；最大允許軋制力為20MN，卷取機(jī)卷取張力為30Mpa（）；主電機(jī)額定功率為4250KW5，主電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩取180KNm。所謂的經(jīng)驗(yàn)的方法是生產(chǎn)中往往參照現(xiàn)有類似軋機(jī)行之有效的實(shí)際壓下規(guī)程，亦即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料進(jìn)行壓下分配及校核計(jì)算。制定壓下規(guī)程的方法很多，一般可概括為理論方法和經(jīng)驗(yàn)方法兩大類。注：因此，本次設(shè)計(jì)采用四架四輥CVC軋機(jī)和六輥HC軋機(jī)的五機(jī)架連軋。注：CVC軋機(jī)的缺點(diǎn)是輥型復(fù)雜，磨削難度大，適用軋制較寬產(chǎn)品。平均接觸壓力與普通四輥相同； 。CVC軋機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：。圖1 CVC系統(tǒng)原理從圖1可看出，根據(jù)移動(dòng)方向不同，其結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的或正的軋輥凸度，因?yàn)橐苿?dòng)量可任意選擇，這樣即可產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)可變凸度。這種軋機(jī)的特點(diǎn)是采用了特殊的S型軋輥，上下輥形狀相同，但左右倒向配置，并可按相反方向同時(shí)作軸向移動(dòng)。CVC軋機(jī)（Continuously Variable Crown）是德國(guó)SMS公司于80年代初開(kāi)發(fā)的新機(jī)型。由于軋薄帶時(shí)速度難以提高和原版力學(xué)性能不如二次冷軋得好，因此這類軋機(jī)未能得到很好的發(fā)展?？梢园ㄋ臋C(jī)架