【正文】 支撐輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布如圖5示：在軋輥的11斷面上和22斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度條件，即：.............................................(37)式中：。在計(jì)算支撐輥時(shí)通常按承受全部軋制力的情況考慮。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度。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)。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。熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，會(huì)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(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。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(guò)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。對(duì)軋機(jī)凸度進(jìn)行分配見(jiàn)表20：表20軋機(jī)凸度的分配參數(shù)R12R13R22R23F1F2F3F4F5F6撓度彎輥初始撓度彎輥調(diào)整范圍0~0~0~0~0~0~0~0~0~0~熱凸度軋輥磨損值軋前凸度實(shí)際凸度河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)7 軋輥強(qiáng)度校核與電機(jī)的選擇 軋輥的強(qiáng)度校核總的說(shuō)來(lái)，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。本設(shè)計(jì)所用彎輥為正彎輥，彎輥力為0~200噸，調(diào)整范圍為0~。n1=E1/E2(D1/D2)4=(D1/D2)4；n2=G1/G2(D1/D2)4=(D1/D2)4；ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=(D1/L)2；β=πE/2(D1/L)4=26700(D1/L)4將各參數(shù)代入公式可計(jì)算得精軋機(jī)組撓度見(jiàn)表19：表19 精軋機(jī)組撓度參數(shù)F1F2F3F4F5F6/mm 凸度分配粗軋的凸度不能?chē)?yán)格地依據(jù)比例凸度計(jì)算，本設(shè)計(jì)的粗軋機(jī)均為平輥，兩架均有液壓彎輥系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)資料介紹，工作輥撓度計(jì)算公式為[19]：=Kw1P……………………………………………(31)Kw1=(A0+φ1B0)/[Lβ(1+φ1)]……………………………….(32)支撐輥的撓度計(jì)算公式為：=Kw2P………………………………………….(33)Kw2=(A0φ2+B0)/[Lβ(Hφ2)]…………………………………(34)式中：P—軋制力；Kw1—工作輥柔度；Kw2—支撐輥柔度。亦即四輥軋機(jī)工作輥的彎曲撓度不僅取決于支撐輥的彎曲撓度，而且也取決于支撐輥和工作輥之間的不均勻彈性原扁所引起的撓度。軋件的撓度愈小，工作輥的撓度便愈大。理論和實(shí)驗(yàn)都表明，軋制時(shí)工作輥的實(shí)際撓度比支撐輥大得多。 軋輥撓度曲線(xiàn)由軋制力產(chǎn)生的軋輥撓度曲線(xiàn)，一般可以按拋物線(xiàn)的規(guī)律計(jì)算：……………………………………(29)式中：—距輥身中部為的任意斷面的撓度；—輥身中部與邊部的撓度差。為了計(jì)算方便，一般采用如下的簡(jiǎn)化公式[19]：………………(28)式中：—輥身中部和邊部溫度；本設(shè)計(jì)中取=50℃；R—軋輥半徑；α—鋼輥α可取為13106/℃，106/℃；KT—軋輥材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)。在直徑方向上輥面與輥心的溫度也不一樣，在穩(wěn)定軋制階段，輥面的溫度較高，但在停軋時(shí)由于輥面冷卻較快，也會(huì)出現(xiàn)相反的情況。軋輥輥身中部的熱凸度：軋制過(guò)程中軋輥的受熱和冷卻條件沿輻身分布是不均勻的。根據(jù)比例凸度的概念可得δ11=；δ10=；δ9=；δ8=；δ7=；δ6=；δ5=；δ4=；δ3=；δ2=。由于軋輥熱膨脹所產(chǎn)生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產(chǎn)生的撓度相反，故在輥型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參照實(shí)際凸度，熱凸度與撓度共同作用來(lái)定出新輥的凸度(或凹度)曲線(xiàn)。為了使軋制過(guò)程中保證合適的輥縫凸度，必須合理考慮軋輥的熱膨脹、軋輥的磨損、軋輥的彈性壓扁及軋輥的原始凸度。在粗軋，因軋件較厚，溫度較高，軋件對(duì)不均勻變形的自我補(bǔ)償能力較強(qiáng)，不必過(guò)多考慮板形等問(wèn)題，但在精軋，尤其是軋制較薄的帶鋼時(shí)，對(duì)不均勻變形的自我補(bǔ)償能力差，即使是絕對(duì)壓下量的微小差異也可能導(dǎo)致相對(duì)延伸的顯著不均，從而出現(xiàn)浪形和瓢曲，為了保證良好的板形，必須遵循板凸度一定的原則。熱軋板廠近50%的產(chǎn)品直接供往冷軋廠作為冷軋?jiān)希湟?guī)格均較薄，%，這些產(chǎn)品均需要良好的板形。表17道次的動(dòng)力矩道 次R11R12R13R21R22R23F1F2F3F4F5F6/kNm/Nm 軋輥輥型設(shè)計(jì)板形是熱軋帶鋼質(zhì)量的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量?！羌铀俣?按照上式進(jìn)行計(jì)算甚為復(fù)雜，通?？梢园凑战?jīng)驗(yàn)辦法確定，即取電機(jī)額定力矩的10％。表16道次的空轉(zhuǎn)力矩道次R11R12R13R21R22R23F1F2F3F4F5F6電機(jī)額定功率P/kw660066006600660066006600800080008000800050005000電機(jī)轉(zhuǎn)速/r/min130130130130130130250250250250400400/kNm/kNm 動(dòng)力矩的計(jì)算動(dòng)力矩只發(fā)生于不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)工作的幾種軋機(jī)中，當(dāng)軋制速度變化的時(shí)候，便產(chǎn)生克服慣性力的動(dòng)力矩，其數(shù)值可以由下式確定：…………………………………(26)式中：G—轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，kg。本次設(shè)計(jì)取電機(jī)額定力矩的3％，而額定力矩與額定功率的關(guān)系為：……………………..………………..(25)式中：P—電機(jī)的額定功率，kw；n—電機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；—由電機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率，本設(shè)計(jì)取＝。由以上得到空轉(zhuǎn)力矩為：…………………………………(23)按照上式計(jì)算甚為復(fù)雜，通常按照經(jīng)驗(yàn)辦法來(lái)確定：…………………………..……….(24)式中：—電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。顯然，空載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該等于所有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)件空載力矩之和，當(dāng)換算至主電動(dòng)機(jī)軸上時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)每一個(gè)部件所需要的力矩之和為：………………………………… (21)式中：—換算到主電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)每一個(gè)零件所需要的力矩。表14各道次摩擦力矩之一的值道次R11R12R13R21R22R23F1F2F3F4F5F6Mm2/kNm將上面的各個(gè)數(shù)據(jù)換算到主電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩，則等于：………………………………..(20)式中，—傳動(dòng)比數(shù)據(jù)代入計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表16表15次摩擦力矩的值道次R11R12R13R21R22R23F1F2F3F4F5F6Mm1/kNmMm2/kNm/kNm 空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候軋機(jī)主機(jī)列所需要的力矩，通常是根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)部分軸承中摩擦所引起的摩擦力計(jì)算空轉(zhuǎn)力矩。所謂附加摩擦力矩是指克服軋制過(guò)程中，軋件通過(guò)輥間的時(shí)候，在軸承內(nèi)以及軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中摩擦力所需要的力矩，而且在此處，附加摩擦力矩的數(shù)值中，不包括空轉(zhuǎn)的時(shí)候軋機(jī)所需要的力矩，它有以下兩個(gè)部分組成，即，其中，在本次設(shè)計(jì)中，四輥軋機(jī)可以近似的由下式進(jìn)行計(jì)算：……………………(18)式中：—支撐輥軸承的摩擦系數(shù)—支撐輥輥頸處的直徑，mm—工作輥，支撐輥的直徑，mm本設(shè)計(jì)是四排圓錐輥?zhàn)虞S承，支撐輥輥頸，根據(jù)本次的設(shè)計(jì)，取，將所要數(shù)據(jù)代入上述公式可得見(jiàn)表13。其中前后張力差按照1MPa進(jìn)行計(jì)算[18]根據(jù)上述分析可知，代入前面所算的數(shù)據(jù)，可得出，各道次的軋制力矩如下見(jiàn)表12。表11各架軋機(jī)的輥縫值道次R11R12R13R21R22R23F1F2F3F4F5F6軋制力P/kN10021102199993110121063598881043291998311650670183856h/mm16012290634330 軋制力矩的計(jì)算根據(jù)軋制力決定軋制力矩當(dāng)軋件不受其他外力作用的時(shí)候，軋件對(duì)倆個(gè)軋輥?zhàn)饔玫姆ㄏ蛄湍Σ亮Φ暮狭Ρ囟ù笮∠嗟?，方向相反，且作用在一條直線(xiàn)上，所以轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥所需要的軋制力矩為：總軋制力矩為：……………………………….…(15)式中：P—軋制力，kNa—力臂，mm—力臂系數(shù)M—軋制力矩，kNm在熱軋時(shí)候，力臂系數(shù)，其中粗軋機(jī)組，精軋機(jī)組。(彈跳曲線(xiàn)的非直線(xiàn)部分是變化的)，軋后的軋件厚度可以用下面的公式計(jì)算[17]：......................................................(14)式中：—人工零位的軋輥縫指示器讀數(shù)/mm；—軋輥預(yù)緊靠力，取值1000kN；—軋制力/kN；—機(jī)座剛度系數(shù)，即線(xiàn)性段的斜率，取6000kN/mm。它同帶鋼的壓下量和帶鋼的厚度為同一個(gè)數(shù)量級(jí)，在后幾個(gè)機(jī)架里，甚至比帶鋼的厚度還要大些。雖然近代由于對(duì)帶鋼的公差要求更加嚴(yán)格，新建的軋機(jī)剛度不斷加大，但是由于軋輥尺寸及機(jī)架的加大受到一些條件的限制，因此限制了軋機(jī)剛度系數(shù)的進(jìn)一步加大。表10精軋各道次的軋制力道次F1F2F3F4F5F6（Mpa）65781251451751951//kN1043291998311650670183856 各機(jī)架的空載輥縫設(shè)定：由于軋機(jī)的彈跳，使軋出的鋼板厚度等于原來(lái)的空載輥縫再加上彈跳，或者說(shuō)，原來(lái)空載輥縫等于軋出鋼板厚度減去彈跳。公式中與和還有前后張力有關(guān)?！?(12)式中：——影響系數(shù)；可由和查得。圖7Qp與R/h和變形程度的關(guān)系圖其中平均變形速度用下式計(jì)算：.............................................................(10)代入數(shù)據(jù)經(jīng)查表、計(jì)算可得粗軋各道軋制力；表9粗軋各道軋制力項(xiàng)目R11R12R13R21R22R2378798196102112Qp1P（kN）1002010219999311012106359888 精軋段軋制力計(jì)算精軋段軋制力用采里柯夫公式計(jì)算。103910169849458908606 力能參數(shù)的計(jì)算 軋制力的計(jì)算 粗軋段軋制力計(jì)算粗軋段軋制力根據(jù)目前普遍公認(rèn)的最適合于熱軋帶鋼軋制力模型的理論公式SIMS公式的簡(jiǎn)化式：BQ......................................................（9）式中：k—軋制時(shí)，金屬?gòu)?qiáng)度屈服極限，k=，為高溫高速下金屬的變形抗力，Mpa；B—軋件再軋制前后的平均寬度（板帶軋制時(shí)可認(rèn)為寬度不變），mm；Q—外摩擦（應(yīng)力狀態(tài)）影響系數(shù)；R—工作輥半徑，mm；△h—壓下量，mm；其大小與變形程度、變形速度、溫度有關(guān)。精軋機(jī)組溫度可以按下式計(jì)算：………………………………………(7)…..……………………………………(8)式中：t0，h0—精軋前軋件的溫度與厚度；tn，hn—精軋后軋件的溫度與厚度；本設(shè)計(jì)終軋溫度為860℃，算得C=℃；代入數(shù)據(jù)可得精軋機(jī)組軋制溫度見(jiàn)表8。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，出爐溫度1210℃，經(jīng)過(guò)除鱗機(jī)和輥道溫降40℃，所以確定開(kāi)軋溫度為1170℃，第一架粗軋機(jī)軋制三道次經(jīng)過(guò)輥道進(jìn)入第二架軋機(jī)溫降20℃，帶入公式依次得各道次軋制溫度如表7所示。高溫軋制時(shí)軋件溫度降可以按輻射散熱計(jì)算，而認(rèn)為對(duì)流和傳導(dǎo)所散失的熱量可大致與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消。表6精軋速度道次F1F2F3F4F5F6入口速度VH/m/s出口速度Vh/m/s 精軋軋制延續(xù)時(shí)間精軋機(jī)組間機(jī)架間距為6米，各道次純軋時(shí)間為：s間隙時(shí)間分別為tj1=6/=；tj2=6/=；tj3=6/=；tj4=6/=；tj5=6/=；則精軋總延續(xù)時(shí)間為：Tzh+∑tj=其軋制圖表如圖5所示。其它各架軋制速度的確定：對(duì)于熱軋微張力軋制，可以根據(jù)連軋條件——秒流量相等的原則，根據(jù)各架軋