【正文】 只有當(dāng)水平分力較大時（例如，超過垂直分力的 15%），則應(yīng)考慮水平分力的影響。應(yīng)該指出，由于兩個軋輥直徑和速度的不同、軋制速度的變化和咬入時沖擊引起的慣性力，或在張力軋制時，軋制力方向都不是垂直的。 用材料力學(xué)方法計算時，為了簡化計算，一般做以下假設(shè)： 1）每片機架只在上下橫梁的中間端面處受有垂直力 R，而且這兩個力大小相等、方向相反，作用在同一直線上，即機架的外負(fù)荷是對稱的。 （ 4）根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，用材料力學(xué)中任一種 方法（卡式定理，莫爾積分法，圖乘法，力法等）求解靜不定力和力矩。 （ 2）確定靜不 定階數(shù)，如一般閉式 機架是三次靜不定問題，需作一系列假設(shè)來簡化模型，降低靜不定階數(shù)。 機架強度和變形計算 軋鋼機機架強度和變形的計算，一般可采用如下步驟： （ 1）將機架結(jié)構(gòu)圖簡化成為 平面 剛架， 可取出工作機架橫梁和立柱的軸線，把機架按長方形框架處理。根據(jù)這一要求， 機架的安全系數(shù)為 bjgsnn??? 式中 ： jn —— 機架的安全系數(shù)； gn —— 軋輥的安全系數(shù)； 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 b? —— 機架材料的強度極限； s? —— 機架材料的屈服極限。 由于機架是軋機中最貴重和最重要的零件，必須具有較大的強度儲備。 29 7 2 0 02 7 03 6 0 mmF ??? 機架結(jié)構(gòu)簡圖如圖 3— 12： 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 圖 312 機架結(jié)構(gòu)簡圖 機架的材料和許用應(yīng)力 [12] 軋鋼機機架一般采用含碳量為 %~%的 ZG270～ 500，其強度極限500 ~ 600b M Pa? ? ，延伸率 %16~%12?s? 。 實際上，一般都是選擇斷面尺寸小的矩形斷面，這對于減輕機架的重量是有利的。 查 軋鋼機械第三版 表 51 得： 四輥軋機機架立柱斷面積與軋輥頸平方的比值 ：~ ?dF 。四輥軋機機架窗口寬度一般為支承輥直徑的 ~ 倍。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 對于四輥軋機 可取 mmDDH bw 2 4 1 5~1 7 9 4)5 0 01 9 0)(~()(~( ????? ） 式中 ： wD 、 bD —— 工作輥、支承輥直徑， mm； 取 H=2120mm。 （ 1） 機架窗口高度 H 機架窗口高度 H 與軋輥數(shù)目、輥身直徑、輥頸直徑，軸承、軸承座 徑向厚度，以及上輥的調(diào)整距離等因素有關(guān)。本次設(shè)計中選用閉式機架。常見的上蓋連接方式有四 種。開式機架主要缺點是剛度較差。因為，在橫列式型鋼軋機上如果采用閉式機架，由于受到相鄰機座和連接軸的妨礙，沿軋輥軸線方向換輥是很困難得。采用閉 式機架的工作機座，在換輥時，軋輥是沿其軸線方向從機架窗口中抽出或裝入，這種軋機一般都設(shè)有專用的換輥裝置。 它常用在受力大或要求軋件精度高而不經(jīng)常換輥的軋鋼，如 軋制力較大的軋機、板坯軋機和板帶軋機等。 根據(jù)軋鋼機架結(jié)構(gòu)不同 ，軋鋼機機架分為閉式和開式兩種。 機架的設(shè)計計算 機架的類型 軋鋼機機架是工作機座的重要部件，軋輥軸承座及軋輥調(diào)整裝置等都安裝在機架上。 齒輪座傳動效率 1 ~ ? ? ，取 1 ?? ； 減速器傳動效率 2 ~ ? ? ，取 2 ? ? ； 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 萬向接軸的傳動效率： 3 6 ~ 8 ( 30 )??? ? ?，取 3 ? ? ； 則總傳動效率 1 2 3? ???? ? ； 電動機力矩 軋機主電機力矩 DM mNMM KD ????? ? ?? 若選電機驅(qū)動，則 mNMM DD ??? 9162主 。 同上 11 0 .0 0 4 5 5 0 .3 52k fr m m?? ? ? ? ? ? 則 mmKNmmKNM f ????? 綜合上述： 軋制力矩為 mmKNMMMM fRZK ???????? 傳動兩個工作輥總傳動力矩為 mmKNMM kK ?????? 0 5 5 2 622 軋機主電動機功率的確定與選擇 軋輥與電機的速比 軋制速度： 2/v m s? ； 工作輥轉(zhuǎn)速：1 1 2 / 3 . 3 5 / 2 0 0 / m in3 . 1 4 0 . 1 9vn r s r s rD?? ? ? ??； 支承輥轉(zhuǎn)速：2 2 2 / 1 . 2 7 / 7 6 / m in3 . 1 4 0 . 5vn r s r s rD?? ? ? ??； 軋輥與電機的速比： ??i （此時軋輥轉(zhuǎn)速為 1500r/min） 。 2? —— 支承輥摩擦圓半徑， rfv ??2? （ r 為四列圓柱滾子軸承內(nèi)徑的半徑r=160mm； vf 為當(dāng)量摩擦系數(shù) vf kf? ，當(dāng)兩個接觸面沿整個半圓周均勻 接觸時 k 取2? ，冷軋時圓柱滾子軸承摩擦系數(shù) ?=）。 則 mma in190 ???? )( 6 0 1 5 6 mmKNPaM Z ????? 圖 39 當(dāng) 01TT? 帶張力軋制時四輥軋機軋輥受力圖 [5] 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 求工作輥傳 動支承輥的力矩 RM CRMR ?? (310) coscos( )PR ???? ? (311) 式中 ： ? —— 前后張力對軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角， 01TT? 時 0?? ； ? —— 工作輥與支承輥連心線與垂直線的夾角，12arcsin22eDD? ??； 由于工作輥偏移距 e 的數(shù)值（一般為 5~10mm） 相對于工作輥和支撐輥的直徑來說很小，再計算傳動力矩時，為了簡化， 可認(rèn)為 e=0，即工作輥不偏移，此時計算結(jié)果誤差不超過 1%。 此軋制過程 01TT? ， 此時 1sin2Da ?? （前后張力對軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角0?? ）； 式 中： 1D —— 工作輥直徑； ? —— 不考慮張力時軋制力作用點對應(yīng)的軋輥中心角。 最后算得： 2/ 2 2 mmKNPm ? ； mml ? ， 則軋件對軋輥的總壓力青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 KNSPP m ????? 。1iill????， ?? 時，計算結(jié)束。mP 代入公式求出 5l? ； 如是循環(huán)， 當(dāng) 39。 循環(huán)一次： Y=； ????? mh lX ? 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 則 11 ????? eXem X M P amkp mm )()( ??????? ?? 5 ???? ?q mmqll ????? 循環(huán)兩次： Y=； ????? mh lX ? 則 11 ????? eXem X M P amkp mm )()( ???????? ?? 5 ???? ?q mmqll ????? 循環(huán)三 次： Y=； ????? mh lX ? 則 11 ????? eXem X M P amkp mm )()( ????????? ?? 5 ???? ?q mmqll ????? 再將 4l? 代 入 計算公式，再求出 mp? ； 又將 39。 在冷軋薄板時 39。 則 11 ????? eXem X M P amkp mm 6 ) 5 0 1()( ?????? ?? 為了簡化計算，采用下式 39。39。 2 200l l x x? ? ?，經(jīng)整理后 得： 39。 2 200l l x x? ? ? 20 8 (1 ) mmRx p C pE ?? ??? （ 34） 式中， R—— 軋輥半徑； E—— 軋輥彈性模數(shù)，對于鋼軋輥 E=2100MPa； ? —— 泊松比，對于鋼軋輥 ? =； C—— 常數(shù)， 28(1 )CRE???? ，對于鋼軋輥 390900R mmC N? 。l —— 考慮軋輥彈性壓扁后的接觸弧長度； ? —— 軋件與軋輥間的摩擦系數(shù)，主要根據(jù)軋制條件 確定（ ?? ）； m—— 考慮軋輥彈性壓扁接觸弧加長對單位壓力的影響系數(shù)（或稱壓力增加系數(shù).）： 1Xem X ?? 。 圖 37 變形區(qū)中單元體應(yīng)力圖 [5] 平均單位壓力為 ： **1( ) ( )Xm m mep k k mX???? ? ? ? (33) 式中 ： k、 *m? 已知； 39。 下 圖 35 軋輥彈性壓扁后接觸弧變化 。 但在熱軋薄板及冷軋薄板時由于單位壓力較高，因此軋輥產(chǎn)生局部彈性壓縮變形，它將使得接觸弧長度有較顯著的增加，如下圖 35； 軋機的輥縫彈跳量與軋制力的關(guān)系曲線稱為軋機彈性曲線 圖 36。 計算接觸面積實質(zhì)上是計算接觸弧長度。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 圖 34 為了便于分析，可把影響軋制力的因素分為兩類： 影響軋件材料在簡單應(yīng)力狀態(tài)下變形抗力 0? 的因素，如化學(xué)成分、組織、軋制溫度和速度、加工硬化等； 影響變 形的應(yīng)力狀態(tài)的因素 ,如軋輥直徑、軋件尺寸、表面摩擦、外力（張力或推力）等。圖 34 給出軋輥加于軋件的力， Pr 為軋制力 ,它垂直于軋輥表面； T為摩擦力； Lp 為變形區(qū)水平投影長度。但通常把軋件作用于軋輥上并通過壓下螺絲傳遞給機架的力稱做軋制力，即是軋件加于軋輥的反作用力的垂直分量。 （ 6） 軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m? 012m ???? ?? 式中 ： 0? —— 軋 件入口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； MP aPaAT 1050 3100 ?? ???? 1? —— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； MP aPaAT 1050 3211 ?? ???? 則 1 3 8 .8 9 1 7 8 .5 71 5 8 .7 32m M P a? ? ??? （ 7） 咬人條件的校核 由公式 cos 1 hD? ??? 得： cos 1 hD? ??? = 190? = ?? ， tan ? 〈 ? =； 故能實現(xiàn)其自然咬入。 （ 1） 本道次壓下量 mmhhh ????? （ 2） 本道次壓下率 ? =0hh? ? 100%= ? 100%=% (31) （ 3） 金屬材料的屈服極限 s? 由圖 33 得， as MP610?? 。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 （ 6） 軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m? 012m ???? ?? 式中 ： 0? —— 軋件入口斷 面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； M P aPaAT 12 500 1050 3100 ?????? 1? —— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； MP aPaAT 1050 3211 ?? ???? 則 1 2 5 1 3 8 . 8 91 3 1 . 9 52m M P a? ? ??? （ 7） 咬人條件的校核 由公式 cos 1 hD? ??? 得： cos 1 hD? ??? = 190? = ?? ， tan ? 〈 ? =； 故能實現(xiàn)其自然咬入。 （ 1） 本道次壓下量 mmhhh ????? （ 2） 本道次壓下率 ? =0hh? ? 100%= ? 100%=1 （ 31) （ 3） 金屬材料的屈服極限 s? 由圖 33 得 ， as MP515?? 。 （ 6） 軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m? 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 012m ???? ?? 式 中： 0? —— 軋件入口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； MP aPaAT 1050 3100 ?? ???? 1? —— 軋件出口斷面上作用的水平張力，此時帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； M P aPaAT 12 500 1050 3211 ?????? ； 則