【正文】 只有當(dāng)水平分力較大時(shí)（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(gè)軋輥直徑和速度的不同、軋制速度的變化和咬入時(shí)沖擊引起的慣性力，或在張力軋制時(shí)，軋制力方向都不是垂直的。 用材料力學(xué)方法計(jì)算時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般做以下假設(shè)： 1）每片機(jī)架只在上下橫梁的中間端面處受有垂直力 R，而且這兩個(gè)力大小相等、方向相反，作用在同一直線上，即機(jī)架的外負(fù)荷是對(duì)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(jī)架是三次靜不定問題，需作一系列假設(shè)來簡(jiǎn)化模型，降低靜不定階數(shù)。 機(jī)架強(qiáng)度和變形計(jì)算 軋鋼機(jī)機(jī)架強(qiáng)度和變形的計(jì)算，一般可采用如下步驟： （ 1）將機(jī)架結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)化成為 平面 剛架， 可取出工作機(jī)架橫梁和立柱的軸線，把機(jī)架按長(zhǎng)方形框架處理。根據(jù)這一要求， 機(jī)架的安全系數(shù)為 bjgsnn??? 式中 ： jn —— 機(jī)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(jì)（論文）說明書 31 b? —— 機(jī)架材料的強(qiáng)度極限； s? —— 機(jī)架材料的屈服極限。 由于機(jī)架是軋機(jī)中最貴重和最重要的零件，必須具有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備。 29 7 2 0 02 7 03 6 0 mmF ??? 機(jī)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 3— 12： 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 圖 312 機(jī)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 機(jī)架的材料和許用應(yīng)力 [12] 軋鋼機(jī)機(jī)架一般采用含碳量為 %~%的 ZG270～ 500，其強(qiáng)度極限500 ~ 600b M Pa? ? ，延伸率 %16~%12?s? 。 實(shí)際上，一般都是選擇斷面尺寸小的矩形斷面，這對(duì)于減輕機(jī)架的重量是有利的。 查 軋鋼機(jī)械第三版 表 51 得： 四輥軋機(jī)機(jī)架立柱斷面積與軋輥頸平方的比值 ：~ ?dF 。四輥軋機(jī)機(jī)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(jì)（論文）說明書 29 對(duì)于四輥軋機(jī) 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(jī)架窗口高度 H 機(jī)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(jì)中選用閉式機(jī)架。常見的上蓋連接方式有四 種。開式機(jī)架主要缺點(diǎn)是剛度較差。因?yàn)?，在橫列式型鋼軋機(jī)上如果采用閉式機(jī)架，由于受到相鄰機(jī)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(jī)架的工作機(jī)座，在換輥時(shí)，軋輥是沿其軸線方向從機(jī)架窗口中抽出或裝入，這種軋機(jī)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(jī)、板坯軋機(jī)和板帶軋機(jī)等。 根據(jù)軋鋼機(jī)架結(jié)構(gòu)不同 ，軋鋼機(jī)機(jī)架分為閉式和開式兩種。 機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)架的類型 軋鋼機(jī)機(jī)架是工作機(jī)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(jī)架上。 齒輪座傳動(dòng)效率 1 ~ ? ? ，取 1 ?? ； 減速器傳動(dòng)效率 2 ~ ? ? ，取 2 ? ? ； 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 27 萬向接軸的傳動(dòng)效率： 3 6 ~ 8 ( 30 )??? ? ?，取 3 ? ? ； 則總傳動(dòng)效率 1 2 3? ???? ? ； 電動(dòng)機(jī)力矩 軋機(jī)主電機(jī)力矩 DM mNMM KD ????? ? ?? 若選電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(dòng)兩個(gè)工作輥總傳動(dòng)力矩為 mmKNMM kK ?????? 0 5 5 2 622 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)功率的確定與選擇 軋輥與電機(jī)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(jī)的速比： ??i （此時(shí)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(gè)接觸面沿整個(gè)半圓周均勻 接觸時(shí) k 取2? ，冷軋時(shí)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(shí)四輥軋機(jī)軋輥受力圖 [5] 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 25 求工作輥傳 動(dòng)支承輥的力矩 RM CRMR ?? (310) coscos( )PR ???? ? (311) 式中 ： ? —— 前后張力對(duì)軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角， 01TT? 時(shí) 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(duì)于工作輥和支撐輥的直徑來說很小，再計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)，為了簡(jiǎn)化， 可認(rèn)為 e=0，即工作輥不偏移，此時(shí)計(jì)算結(jié)果誤差不超過 1%。 此軋制過程 01TT? ， 此時(shí) 1sin2Da ?? （前后張力對(duì)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(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角。 最后算得： 2/ 2 2 mmKNPm ? ； mml ? ， 則軋件對(duì)軋輥的總壓力青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 KNSPP m ????? 。1iill????， ?? 時(shí)，計(jì)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(jì)（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(jì)算公式，再求出 mp? ； 又將 39。 在冷軋薄板時(shí) 39。 則 11 ????? eXem X M P amkp mm 6 ) 5 0 1()( ?????? ?? 為了簡(jiǎn)化計(jì)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(duì)于鋼軋輥 E=2100MPa； ? —— 泊松比，對(duì)于鋼軋輥 ? =； C—— 常數(shù)， 28(1 )CRE???? ，對(duì)于鋼軋輥 390900R mmC N? 。l —— 考慮軋輥彈性壓扁后的接觸弧長(zhǎng)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(zhǎng)對(duì)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(shí)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(zhǎng)度有較顯著的增加，如下圖 35； 軋機(jī)的輥縫彈跳量與軋制力的關(guān)系曲線稱為軋機(jī)彈性曲線 圖 36。 計(jì)算接觸面積實(shí)質(zhì)上是計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jiǎn)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(zhǎng)度。但通常把軋件作用于軋輥上并通過壓下螺絲傳遞給機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)（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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)（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(shí)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(shí)帶寬 B=200mm,斷面厚度為 0h =； M P aPaAT 12 500 1050 3211 ?????? ； 則