二輥小型輥板帶軋鋼機(jī)設(shè)計(jì)

二輥小型輥板帶軋鋼機(jī)設(shè)計(jì),小型,輥板帶,軋鋼機(jī),設(shè)計(jì) 目 錄 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：二輥小型板帶軋鋼機(jī) 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 院： 指導(dǎo)教師： 目　　錄 摘　　要 １ Abstract 2 1 緒論 3 1.1 軋鋼機(jī)的定義 3 1.2軋鋼機(jī)械的組成及特點(diǎn) 3 2 設(shè)備的主要參數(shù)及計(jì)算 6 2.1力能參數(shù) 6 2.1.1材料 6 2.1.2 產(chǎn)品 6 2.1.3二輥小型板軋機(jī) 6 2.2軋制力的計(jì)算 6 2.2.1軋制壓下規(guī)程的制定 7 2.2.2軋制力計(jì)算 8 2.2.3軋制總壓力 9 2.3軋制力矩的計(jì)算 15 第3章 軋輥的審計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算 18 3.1 軋輥的設(shè)計(jì) 18 3.1.1 輥身 18 3.1.2輥頸 19 3.1.3輥頭 20 3.2軋輥的材料及輥面硬度 20 3.3軋輥材料的選擇 21 3.4軋輥的強(qiáng)度驗(yàn)算 23 3.5軋輥安全系數(shù) 24 3.6軋輥斷裂形式 25 3.7軋輥撓度的計(jì)算 26 3.8軋輥校核 27 3.8.1軋輥強(qiáng)度校驗(yàn) 27 3.8.2軋輥的接觸應(yīng)力校驗(yàn) 29 4 軋輥軸承的設(shè)計(jì) 31 4.1軸承選擇 31 4.2軸承主要參數(shù) 32 4.3軸承校核 33 4.4軋輥軸承 34 5 軋輥調(diào)整裝備 36 5.1壓下裝置 36 5.2軋輥平衡裝置 38 5.2.1上軋輥平衡裝置的作用及分類 38 5.2.2重錘平衡 38 5.3上軋輥平衡力的確定 39 6 軋鋼機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 43 6.1 機(jī)架的概念 43 6.2機(jī)架主要參數(shù) 44 7 軋鋼機(jī)機(jī)座剛性強(qiáng)度計(jì)算 47 7.1軋鋼機(jī)剛性及彈跳值 47 7.2軋鋼機(jī)剛性的測(cè)定 48 7.3影響軋機(jī)剛性的因素 49 7.4提高軋機(jī)剛性的措施 50 7.5機(jī)架材料及許用應(yīng)力 53 7.5.1機(jī)架主要結(jié)構(gòu)尺寸 53 7.5.2機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算 53 7.6機(jī)架強(qiáng)度校核 55 結(jié) 論 58 致 謝 59 參考文獻(xiàn) 60 １ 摘 要 摘　　要 近年來中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，對(duì)鋼鐵的需求越來越大，根據(jù)中國(guó)國(guó)情誕生了許多中小型軋鋼廠，這就對(duì)中小型軋鋼機(jī)提出了新的要求。接到設(shè)計(jì)任務(wù)后，經(jīng)過認(rèn)真思考分析，結(jié)合已有設(shè)備，設(shè)計(jì)了這套二輥式小型板軋機(jī)。設(shè)計(jì)初步完成后，對(duì)各零件校核，發(fā)現(xiàn)全部合格，完全達(dá)到所須要求。經(jīng)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真，發(fā)現(xiàn)軋鋼機(jī)性質(zhì)比原來的軋機(jī)設(shè)備有所提高，尤其穩(wěn)定性也也有很大提高。其經(jīng)濟(jì)性完全適合現(xiàn)在市場(chǎng)需求。 由于設(shè)計(jì)的是軋鋼機(jī)組件，設(shè)計(jì)初根據(jù)任務(wù)書要求，和要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的規(guī)格，首先設(shè)計(jì)和選用了合適的軋輥，根據(jù)軋輥選擇合適的軸承。其次通過計(jì)算設(shè)計(jì)了合理的壓下裝置和調(diào)整裝置。然后根據(jù)軋機(jī)性能分析設(shè)計(jì)了軋機(jī)機(jī)架。最后經(jīng)過力能計(jì)算及各零件校核，校核完全合乎設(shè)計(jì)要求，軋鋼機(jī)設(shè)計(jì)圓滿結(jié)束。 最后，謝謝指導(dǎo)老師的耐心知道，沒有您的幫助，我完不成設(shè)計(jì)，您讓我學(xué)到了很多。 關(guān)鍵詞：軋鋼機(jī)；軋輥；平衡裝置；軸承。 Abstract Abstract In recent years, China's economic construction boom, the demand for steel growing, According to China's national conditions of the birth of many small and medium-sized rolling mill, which the small and medium-sized rolling mill of the new requirements. After receiving the design task, after serious consideration and analysis, the combination of equipment, we design a set of two small plates roller mill. Upon completion of the preliminary design of the parts are checked and found all qualified, To be fully met requirements. Computer simulations and found rolling mill in nature than the original mill equipment has increased, In particular, their stability is greatly improved. Its economy is now entirely appropriate for the needs of the market. As the design is a rolling mill components, and designed the mission early on, and to achieve product specifications, First design and selection of a suitable roll, according to choose a suitable roller bearings. Secondly, by calculating a reasonable reduction devices and adjustment device. According mill performance analysis and design of the mill housing. After the final calculations of the various components can check, check it fully conforms to the design requirements, rolling mill design to a successful conclusion. Finally, I thank the instructors for their patience know, without your help, I entirely incapable of design, you let me learn a lot. KeyWords：rolling mill； roll； balancing device； the bearings. 30 1 緒 論 1 緒論 首先軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠及連續(xù)鑄坯軋制成材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。它與鋼和生鐵的生產(chǎn)一樣，鋼材生產(chǎn)一 國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。鋼材的生產(chǎn)法有軋制、鍛造、擠壓、拉拔等。用軋制方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)過程連續(xù)性、生產(chǎn)率高、品種多、，質(zhì)量好、易于機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。 十九世紀(jì)中葉軋鋼機(jī)械只是軋制一些熟鐵條的小型軋機(jī)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，產(chǎn)量不高；有的軋機(jī)是用原始的水輪來驅(qū)動(dòng)。十九世紀(jì)五十年代后，鋼的產(chǎn)量大增；各先進(jìn)工業(yè)國(guó)的鐵路建設(shè)與遠(yuǎn)洋航運(yùn)餓發(fā)展，蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的中型，大型軋機(jī)先后出現(xiàn)了。二十世紀(jì)的電氣化使功率更大的初軋機(jī)迅速發(fā)展起來。從二十世紀(jì)到今，鋼鐵業(yè)有著飛速的發(fā)展，其中軋鋼機(jī)也相應(yīng)的發(fā)展迅速。由于汽車，石油，天然氣的輸送，電器電子工業(yè)與食品罐頭工業(yè)的發(fā)展，鋼材生產(chǎn)是以薄板占優(yōu)勢(shì)為特點(diǎn)的，總的來說，軋鋼機(jī)械向著大型，連續(xù)，高速和計(jì)算機(jī)控制的方向發(fā)展?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的某些鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際一流標(biāo)準(zhǔn)，但距離發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家在軋鋼技術(shù)發(fā)面仍有十到二十年的差距。 具體表現(xiàn)于：國(guó)產(chǎn)軋鋼機(jī)生產(chǎn)能力偏低，年產(chǎn)量低，軋鋼生產(chǎn)范圍比較小，精度比較低。這些問題直接影響到以后的加工成本，加工精度，加工質(zhì)量上。為了使中國(guó)機(jī)械有更好的生產(chǎn)能力，軋鋼機(jī)械必須負(fù)責(zé)起開好頭的中任。 我做的是軋鋼機(jī)設(shè)計(jì)，做軋鋼機(jī)首先要明白軋鋼機(jī)的定義 1.1 軋鋼機(jī)的定義 狹義的定義 軋制鋼材的機(jī)械設(shè)備稱為軋鋼機(jī)，它使軋件在轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥間產(chǎn)生塑性變形，軋出所需斷面形狀和尺寸的鋼材。此外，為完成全部生產(chǎn)工藝過程，還必須有一定系列輔助工序，如：加熱、運(yùn)輸、矯正、翻鋼、剪切、包裝等設(shè)備。 廣義的定義 用于軋制鋼材生產(chǎn)工藝全部所需要的主要和輔助工序成套機(jī)組也稱為軋鋼機(jī)，它包括：軋制、運(yùn)輸、矯正、翻鋼、剪切、矯直等設(shè)備 再次我們需要了解軋鋼機(jī)設(shè)備的組成。 1.2軋鋼機(jī)械的組成及特點(diǎn) 軋鋼機(jī)械的組成可分為兩大類：主要設(shè)備和輔助設(shè)備。 主要設(shè)備 直接使軋件產(chǎn)生塑性變形的設(shè)備稱為主要設(shè)備，也成為主機(jī)列。它包括：工作機(jī)坐（軋輥、軸承、軋輥調(diào)整裝置、導(dǎo)為裝置及機(jī)架等），萬向或梅花接軸，齒輪機(jī)坐，減速器，主連軸節(jié)，主電機(jī)等。 輔助設(shè)備 是指主機(jī)列以外的各種設(shè)備，它用于完成一系列輔助工序。輔助設(shè)備種類繁多，車間機(jī)械化程度越高，輔助設(shè)備所占整個(gè)車間機(jī)械設(shè)備設(shè)備總重比例也越大。有時(shí)可達(dá)主要設(shè)備重量的3～4倍，如1000初軋機(jī)，其設(shè)備總重4400噸，其中重要設(shè)備重1000噸左右。 因?yàn)槿蝿?wù)書要求，我這次設(shè)計(jì)僅設(shè)計(jì)主要設(shè)備里的工作機(jī)坐也成為軋鋼組件。。軋鋼機(jī)械或軋鋼設(shè)備主要指完成由原料到成品整個(gè)軋鋼工藝過程中使用的機(jī)械設(shè)備。一般包括軋鋼機(jī)及一系列輔助設(shè)備組成的若干個(gè)機(jī)組。通常把使軋件產(chǎn)生塑性變形的機(jī)器稱為軋鋼機(jī)。軋鋼機(jī)由工作機(jī)座、傳動(dòng)裝置（接軸、齒輪座、減速機(jī)、聯(lián)軸器）及主電機(jī)組成。這一機(jī)器系統(tǒng)稱主機(jī)列，也稱軋鋼車間主要設(shè)備。主機(jī)列的類型和特征標(biāo)志著整個(gè)軋鋼車間的類型及特點(diǎn)。除軋鋼機(jī)以外的各種設(shè)備，統(tǒng)稱軋鋼車間輔助設(shè)備。輔助設(shè)備數(shù)量大、種類多。 隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促使各行各業(yè)都快速的建立和發(fā)展起來，從而對(duì)鋼鐵的需求越來越大，根據(jù)中國(guó)國(guó)情仍然存在著許多中小型軋鋼廠，這種小的鋼鐵廠分布均勻，生產(chǎn)能力不高，都基本屬于地方性單位，大多數(shù)也就服務(wù)于本地的建設(shè)生產(chǎn)。這種情況在一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家里是不可能一下解決的，這是中國(guó)國(guó)情決定的。所以小型低能力的軋鋼機(jī)仍有很大的市場(chǎng)，所以這就給小型軋鋼機(jī)的設(shè)計(jì)提供了機(jī)會(huì)和任務(wù)，但現(xiàn)代對(duì)中小型軋鋼機(jī)提出了新的要求。所以設(shè)計(jì)中盡力改進(jìn)原來的軋機(jī)，設(shè)計(jì)一些新的東西。 二輥軋機(jī)具有以下特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 二輥軋機(jī)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，保證了其傳動(dòng)誤差小，能量損失少，更能有效的發(fā)揮其潛力，控制方便簡(jiǎn)單。 實(shí)用性強(qiáng)： 實(shí)際生產(chǎn)表明，二輥軋機(jī)可以在小生產(chǎn)單位的惡劣條件下正常工作生產(chǎn)，可靠度高，維修方便，所以廣泛的被使用在中小型軋鋼單位。 3、.經(jīng)濟(jì)性好 二輥軋機(jī)目前還能活躍在鋼材生產(chǎn)的舞臺(tái)上，其經(jīng)濟(jì)性是不容忽視的，它工作能力強(qiáng)，安裝、調(diào)試方便，修理維護(hù)便宜。 根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)理念，我設(shè)計(jì)的是二輥式軋機(jī)此軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠由支流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于二輥可逆式初軋機(jī)，可將鋼錠往復(fù)軋制成各種矩形坯。由直流或交流電動(dòng)機(jī)成組驅(qū)動(dòng)數(shù)個(gè)二輥式機(jī)座組成連軋機(jī)組，可以生產(chǎn)鋼坯和型鋼，它具有高生產(chǎn)率的特點(diǎn)。 二輥軋機(jī)也用于疊軋薄板、冷軋帶鋼及冷軋平整工序等。 我們盡量在原有的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)型，高效型，連續(xù)型，自動(dòng)化型的現(xiàn)代化軋鋼機(jī)。 2 設(shè)備的主要參數(shù)及計(jì)算 2 設(shè)備的主要參數(shù)及計(jì)算 2.1力能參數(shù) 2.1.1材料 材料：熱軋酸洗低碳鋼帶卷、緊卷，每卷焊縫不多于一個(gè) 抗拉強(qiáng)度：≤460MPa 屈服極限：≤350 MPa 厚度：20～30mm 寬度：350 ～400mm 鋼卷直徑： 卷重：max 500kg 2.1.2 產(chǎn)品 厚度：2～5mm 寬度：370～450mm 鋼卷直徑： 2.1.3二輥小型板軋機(jī) 軋制速度：0~138m/min 工作輥直徑：\ mm 輥身長(zhǎng)度：500mm 最大軋制力：10000KN 傳動(dòng)電機(jī)（DC）：160kw 2.2軋制力的計(jì)算 本節(jié)僅以來料厚度10mm,成品厚度2mm的鋼板軋制為例計(jì)算。 2.2.1軋制壓下規(guī)程的制定 根據(jù)二輥熱連軋機(jī)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)座配合實(shí)現(xiàn)迅速軋制的特點(diǎn)， 根據(jù)延伸率參考二輥軋機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)，制定壓下規(guī)程如下： 根據(jù)壓下量公式計(jì)算得每次壓下量可達(dá)13.5mm，我們采用先急后緩的原則，所以： 一道壓下5m，因?yàn)殇搸偨?jīng)過熱處理，第一道經(jīng)行完后還要經(jīng)行下一道的壓制所以對(duì)精度要求不是很高，可以大點(diǎn)壓下。 第二道壓下2.5mm 第三道壓下0.5mm,最后在出產(chǎn)品時(shí)，盡量壓下要小。以保證產(chǎn)品的精度。 φ=lnλ/ln:按對(duì)數(shù)延伸率分配的系數(shù) λ=/：第i道次的延伸率 λ=：總延伸率 ，：來料厚，末道厚 二輥軋鋼機(jī)主機(jī)列性能 表 1軋機(jī)主要參數(shù) 序號(hào) 設(shè)備名稱 主要參數(shù) 單位 （代號(hào)） 270×3軋機(jī) 1 軋機(jī) 機(jī)架形式 閉口 軋輥名義直徑 mm 270 輥身長(zhǎng)度 mm 500 單片牌坊允許軋制壓力 kg 45000 機(jī)架單重 kg 6670 2.2.2軋制力計(jì)算 本次設(shè)計(jì)采用熱軋鋼板軋機(jī)平均單位壓力計(jì)算公式：熱軋鋼板軋機(jī)的軋制壓力，可以采用愛克隆德軋制壓力公式計(jì)算！熱軋帶鋼軋機(jī)的軋制壓力也可采用R。B。西姆斯公式計(jì)算。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，由于西姆斯公式的計(jì)算過程角為復(fù)雜，因此一般采用它的簡(jiǎn)化公式。 因?yàn)橛绊憜挝粔毫Φ拇笮〖胺植嫉闹饕蛩兀亲冃螀^(qū)長(zhǎng)度（既接觸弧水平投影的長(zhǎng)度）l與軋件厚度h的比值（將稱作變形區(qū)形狀系數(shù)），其大小反映了接觸面（如摩擦力）對(duì)軋件變形區(qū)的影響情況。 l=6mm h=10mm 所以=0.6 又因?yàn)?0.1180.61 對(duì)于熱帶鋼連軋機(jī)，考慮到前后張力對(duì)軋制力的影響，平均壓力： （kg/ ）……………………（2-1） 式中、------為軋機(jī)單位前后張力（kg/）： 其中、為軋機(jī)前后張力（kg） b為軋件寬度（mm） h為軋件厚度(mm) h取前后軋件的平均厚度。 ==7.5mm （1）l為變形區(qū)長(zhǎng)度， 因?yàn)槠骄鶈挝粔毫π∮?0gk/,所以 ==25.98mm （2）變形阻力 確定軋件變形阻力時(shí)，必須考慮變形溫度、變形程度和變形速度的影響。 變形程度計(jì)算： === （2-2） 式中為壓下量，為軋件被軋前厚度。（mm） （3）變形速度的計(jì)算： ==0.385 取0.4每秒 …..............................................(2-3) 。 上式中、a、b、和c對(duì)每鐘鋼的常數(shù)，我選用的是A3F 表2 鋼對(duì)應(yīng)的基本常數(shù) 鋼號(hào) （kg/） a b c A3F 6.90 0.135 0.164 2.80 40 …………………………（2-4） 將、、h、和帶入得， =22.35 2.2.3軋制總壓力 軋制時(shí)，軋件與軋輥接觸弧上軋制單位壓力的總和。軋制總壓力P用下式計(jì)算： P=pF …. ……………………………… ………（2-5） 式中 p-------軋件與軋輥接觸弧上的單位平均壓力； F-----軋件與軋輥間的接觸面積在軋制總壓力垂直平面上的投影 1．接觸面積的計(jì)算： 軋制板材時(shí)，又因?yàn)檩亸较嗤?，所以采用公式? ……………………………（2-6） 式中 R------軋輥半徑 ------壓下量 、-------軋制前、后軋件的寬度（mm）` ==11042 ………（2-7） P=pF=22.35×11042=246789kg 軋制力矩 傳動(dòng)軋輥時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的力矩M由下列力矩組成： ……………………….（2-8） 式中： -------軋制力矩 --------附加摩擦力矩 ------空轉(zhuǎn)力矩 ------動(dòng)力矩 ------軋輥與豬電機(jī)間的傳動(dòng)速比。 1） 軋制力矩： 軋制力矩是用來使軋件發(fā)生所需要的塑性變形的有用力矩。 （1）根據(jù)軋制壓力計(jì)算：（多用于板材） =2Pa= 令 式中： a------咬入角 ……………………………..（2-9） =……………………………..（2-10） 式中-------力臂系數(shù)，計(jì)算時(shí)按下述情況決定： 熱軋時(shí)， =0.5 帶入上式， 得： =0.5×25.98=12.99mm = =2×246789×12.99=3205789kg.mm （2）附加摩擦力矩 = …………………………..（2-11） 為軋制總壓力在軸承中產(chǎn)生的摩擦力矩，按下式計(jì)算： =Pd…………………………………….（2-12） 式中------軋輥軸承中的摩擦系數(shù)，查表 用夾布膠木軸瓦時(shí) =0.003～0.006 所以：=Pd=246789×150×0.005=185092 kg.mm （3）為軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的附加摩擦力矩。 設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)工作機(jī)座參數(shù) 表3 軋機(jī)基本參數(shù) 軋輥直徑 250～280 選取270mm 輥身長(zhǎng)度 500mm 壓下裝置最大啊調(diào)整量 60mm 軋輥軸向調(diào)整量 ±5mm 最大軋制力 50000kg 平衡裝置起重重量 10000kg 第一道次： 由經(jīng)驗(yàn)公式： =225.4+33.9ε 代入數(shù)據(jù) =225.4+33.9×=535.5MPa 帶鋼張力按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： T=hbk σ=K K=0.33-0.14h+0.02 式中： T------張力（N） σ------張應(yīng)力（MPa） K-----張力系數(shù) h------帶材厚度（mm） ∴=0.33-0.14×2.5+0.02×=0.105 =0.33-0.14×1.5+0.02×=0.165 式中： ------后張力 ------前張力 不考慮彈性壓扁 式中： ：不考慮彈性壓扁時(shí)接觸弧長(zhǎng)度 按M.D.STONE公式 由《塑軋》中，圖10-15得 式中：考慮軋輥彈性壓扁時(shí)變形區(qū)長(zhǎng)度 當(dāng)不考慮軋輥彈性壓扁時(shí)的軋制力 當(dāng)考慮軋輥彈性壓扁時(shí)的軋制力 第二道次： =225.4+33.9ε=225.433.9=624MPa =0.33-0.14×1.5+0.02×=0.165 =0.33-0.14×0.98+0.02×=0.212 MPa 查《塑軋》圖10-15得 若不考慮彈性壓扁，軋制力 若考慮彈性壓扁，總軋制力 第三道次 =225.4+33.9ε=225.433.9=668MPa =0.212 =0.33-0.14×0.69+0.02×=0.243 查曲線得 當(dāng)不考慮軋輥彈性壓扁時(shí)的軋制力 當(dāng)考慮軋輥彈性壓扁時(shí)的軋制力 2.3軋制力矩的計(jì)算 軋制時(shí)，軋件在軋輥壓力的作用下產(chǎn)生塑性變形，與此同時(shí)，軋件也給軋輥以同等大小，方向相反的作用力，當(dāng)軋件上作用有前后不相等的張力時(shí)，則軋制力與垂直方向成一個(gè)角度，如前圖所示，偏移角度為 當(dāng)＜時(shí)，為負(fù)。 咬入角 力臂系數(shù) 取 上式中：過合力作用點(diǎn)的半徑與軋輥中心連線的夾角。 由圖可以求得作用在兩軋輥上的軋制力矩。 由軋件水平方向平衡 得 由于、角較小，可以近似看成 =1 ， =1 ， == 式中：R：工作輥公稱半徑 P：軋制力 ：絕對(duì)壓下量 ：力臂系數(shù) ：后，前張力。 下面計(jì)算各個(gè)道次得軋制力矩： 第一道次： 第二道次： 第三道次： 3 軋輥的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算 第3章 軋輥的審計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算 3.1 軋輥的設(shè)計(jì) 軋輥是軋鋼機(jī)在工作中直接與軋件接觸并使金屬產(chǎn)生塑性變形的重要部件，也是消耗性零件，它在軋鋼生產(chǎn)中對(duì)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗各項(xiàng)指標(biāo)影響很大。 軋輥的工作特點(diǎn) 工作時(shí)要承受很大的軋制壓力和力矩，有時(shí)還有動(dòng)載荷。能在高溫或溫度變化很大的條件下工作。由于軋件溫度很高而且還有冷卻水，軋輥旋轉(zhuǎn)冷熱交加，因此在交變應(yīng)力作用下逐漸產(chǎn)生龜裂和裂紋。在冷軋條件下，由于軋輥經(jīng)常受接觸應(yīng)力作用，冷軋壓力很大，故工作條件極為繁重。 由于本課題要設(shè)計(jì)的是板帶軋機(jī)，所以選擇平面軋輥，但為保證軋件具有良好的板型，軋輥面作成稍有凸或凹的輥型。它完全有設(shè)計(jì)的是冷軋機(jī)還是熱軋機(jī)來決定。 3.1.1 輥身 輥身是軋輥與軋件接觸并使金屬產(chǎn)生塑性變形的部分，輥身直徑D是軋鋼機(jī)的一個(gè)重要的參數(shù)，在選擇上很重要，要根據(jù)工作形式定！ 軋輥的輥身直徑有公稱直徑和工作直徑之分。工程直徑通常指軋輥人字齒輪中心距并以次表示軋機(jī)大小。工作直徑是指軋輥與軋件接觸進(jìn)行壓下變形而直接工作的直徑。鋼板軋機(jī)的軋輥工作直徑就是軋輥外徑。 本次設(shè)計(jì)的是小型板軋機(jī)，所以軋輥輥身直徑就是D。為了提高工作效率，所以設(shè)計(jì)小型連軋機(jī)。 所以軋輥直徑初步定為270mm。 軋輥直徑可根據(jù)咬入角度a和軋輥強(qiáng)度來確定。工作輥徑應(yīng)滿足條件： 帶鋼軋機(jī)，尤其在軋制變形抗力較大的材料時(shí)，其軋輥直徑應(yīng)根據(jù)最小可軋厚度選擇，當(dāng)軋輥直徑很大時(shí)，彈性變形增加，致使鋼板的正常軋制成為不可能。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 熱軋鋼板時(shí) 咬入角度 15～22 1/30～1/15 在連軋工作中本軋機(jī)處在中間部分，所以選擇 1/30～1/15 =270×1/20=13.5mm 在軋制過程中由于軋輥表面的磨損，經(jīng)過一段時(shí)間后，軋輥磨損將影響產(chǎn)品的質(zhì)量，此時(shí)需要對(duì)軋輥重車或重磨。每次重車0.5mm～5mm,重磨量0.01～0.5mm，當(dāng)軋輥直徑減小到一定程度時(shí)，就不能再使用了，但可以采用堆焊辦法修復(fù)以延長(zhǎng)軋輥壽命。 通常軋輥允許重車率用新輥直徑百分比數(shù)表示： 薄板軋機(jī) 3～6% 軋輥輥身長(zhǎng)度的確定： 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是板帶鋼軋機(jī)，對(duì)于鋼板軋機(jī)軋輥輥身長(zhǎng)度L按軋制鋼板最大的寬度b決定： L=b+a………………………………………（3-2） 式中 a------根據(jù)鋼板寬度不同選取的余量，對(duì)于帶鋼，當(dāng)b=200～400mm時(shí)，a=100mm,對(duì)于寬帶鋼a=200～400mm。 設(shè)計(jì)中要軋制的帶材寬度為400mm， 所以 L=400+100=500mm 軋輥輥身長(zhǎng)為500mm. 3.1.2輥頸 輥頸是軋輥支持部分，它與軸承裝配在機(jī)座中，將軋制力經(jīng)壓下調(diào)節(jié)裝置傳遞到機(jī)架上。輥頸尺寸為直d和長(zhǎng)度l ，它與軸承型式及工作載荷有關(guān)。從強(qiáng)度考慮，將輥頸 取較大d值，對(duì)加強(qiáng)軋輥安全防止經(jīng)常出現(xiàn)的斷輥頸 現(xiàn)象是必要的。但結(jié)構(gòu)上它受到軸承尺寸限制。另外 輥頸 與輥身的過渡角v應(yīng)選擇的大些，以防止應(yīng)力集中容易斷輥。 我設(shè)計(jì)是從經(jīng)濟(jì)方面，和生產(chǎn)實(shí)際情況方面（生產(chǎn)批量不是很大，環(huán)境惡劣）所以選擇了滑動(dòng)軸承來和軋輥配合。 軋輥輥頸尺寸比例關(guān)系為： 表4軋輥尺寸比例 軋機(jī)類別 d/D l/d r/D 小型軋機(jī) 0.53～0.55 1.0+（20～30mm） 0.065 D為軋輥工作直徑 因?yàn)镈=270mm， 所以 d =270mm×0.55=148.5mm 取d=150mm l=d×1.0+30mm=180mm r=270mm×0.065=17.55mm 取r=18mm r1=r+10mm=28mm 3.1.3輥頭 輥頭是傳遞軋輥扭矩部分，其參數(shù)根據(jù)接受形式不同而異。 梅花接軸是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式，使用與速度不高、壓下調(diào)整量不大的軋機(jī)。梅花外徑d1與輥直徑d關(guān)系大致如下： 選用二輥連續(xù)軋機(jī)的 二輥型鋼（連續(xù)式）軋機(jī) d1=d-10 mm=150-10=140mm D3=148mm r1=r+10mm=28mm l2=90mm l3=100mm 3.2軋輥的材料及輥面硬度 經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐積累，各種軋機(jī)的軋輥均已確定了較適合的材料。在選擇時(shí)要根據(jù)自己設(shè)計(jì)的具體情況，還要根據(jù)軋輥常見的破壞形式和破壞原因，按軋輥材料標(biāo)準(zhǔn)選擇合適材料。 在板帶材生產(chǎn)中，由于產(chǎn)品精度不斷提高，對(duì)軋制工藝條件也要求日趨嚴(yán)格。軋輥質(zhì)量好壞對(duì)板材質(zhì)量、軋機(jī)生產(chǎn)率和作業(yè)率影響很大。如果出現(xiàn)斷輥、輥面脫落或者輥面不耐磨、不耐熱裂等問題，則使軋輥費(fèi)用增加并影響生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。在軋鋼生產(chǎn)中，尤其在薄板生產(chǎn)中，軋輥費(fèi)用占較大比例。為此，各國(guó)均開展了對(duì)軋輥材質(zhì)、加工及熱處理工藝的廣泛研究。 常用軋鋼材料 常用軋鋼材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼、鑄鐵和半鋼等。 1.合金鍛鋼 按我國(guó)一機(jī)部部標(biāo)準(zhǔn)（Q/ZB62-73）；列有熱軋和冷軋機(jī)軋輥材料有； 熱軋軋輥 ： 55Mn2、55Cr、 60 Cr MnMo、60 Si Memos等 冷軋軋輥： 9 Cr、9 CrV、9 Cr2W、9 Cr2Mo、60 Cr2MoV、 80CrNi3W、8CrMoV等 2. 合金鑄鋼 合金鑄鋼種類不多，也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，隨著電渣重熔技術(shù)的發(fā)展，合金鑄鋼質(zhì)量正逐漸提高，今后合金鑄鋼軋輥將會(huì)廣泛應(yīng)用。 3.鑄鐵 鑄鐵可分為普通鑄鐵.合金鑄鐵和球墨鑄鐵。鑄造時(shí)，采用不同鑄形可以得到不同硬度的鑄鐵軋輥。鑄鐵軋輥有半冷硬，冷硬和無限冷硬軋輥之分。 半冷硬軋輥：軋輥表面沒有明顯的白口層，輥面硬度HS≥50。 冷硬軋輥：表面有明顯白口層，心部為灰口層，中間為麻口層，輥面硬度HS≥60。 無限冷硬軋輥：表面是白口層，但白口層與灰口層之間沒有明顯界限，輥面硬度HS≥65。 輥鐵軋輥的優(yōu)點(diǎn)是硬度高、表面光滑、耐磨、制造過程簡(jiǎn)單且價(jià)廉。缺點(diǎn)為強(qiáng)度低，只有球墨鑄鐵軋輥強(qiáng)度較好。 4半鋼 半鋼的含碳量介于鑄鐵和鑄鐵之間（C：1。4～1。8%），而雜質(zhì)含量較低的具有過共析組織的鋼，成分中還添加Ni、Cr、Mo以強(qiáng)化基本組織，它兼有鑄鋼的強(qiáng)度和耐熱性及鑄鐵的耐磨性等綜合性能。 3.3軋輥材料的選擇 1. 初軋和型鋼軋機(jī)的軋輥 這類軋機(jī)的軋輥受力較大且有沖擊負(fù)荷。因此，應(yīng)以具有足夠的強(qiáng)度為主，而輥面硬度則不能要求過高（HS＜35～40）。初軋輥常用高強(qiáng)度鑄鋼或鍛鋼。主要材料有40Cr、50CrNi、60CrMoV、60SiMnMo等。型鋼軋機(jī)粗軋輥多采用鑄鋼，如：ZG79、ZG79Mn、ZG8Cr、ZG15CrNiMo、ZG75Mo等。含Cr、Ni、Mo等合金元素的鑄鋼輥適于軋制合金鋼；含Mn鋼及高碳鋼鑄鋼輥多用于軋普碳鋼的粗軋機(jī)座上。 球墨鑄鐵軋輥價(jià)格較低，耐磨且有較高強(qiáng)度。適合在橫列式型鋼軋機(jī)第二架軋機(jī)座上使用。 球墨鑄鐵軋輥價(jià)格較低，耐磨且有較高強(qiáng)度。適合在橫列式型鋼軋機(jī)第二架粗軋機(jī)座上使用。 因型鋼軋機(jī)成品機(jī)座的尺寸要求嚴(yán)格，軋輥要有較高表面硬度和耐磨性。一般選用冷硬鑄鐵軋輥，表面硬度≥65。 2. 熱連軋帶鋼軋機(jī)的工作輥與支撐輥 在熱連軋帶鋼四輥軋機(jī)中，除少數(shù)粗軋機(jī)座工作輥受軋輥強(qiáng)度和咬入條件限制，采用鑄鋼材料外，其它各架軋機(jī)工作輥的工作特點(diǎn)是：主要承受扭矩和壓力，彎曲應(yīng)力較小，軋制速度較高，輥面要求光滑以保證軋件表面質(zhì)量因此，選擇工作輥材料以輥面硬度為主，多采用鑄鐵軋輥。有些廠用冷硬鑄鐵（化學(xué)成分：C=3.0～3.5%；Si=0.5～1.87%；Mn=0.4～0.7%；Mo≈0.3%；P≤0.4%；S≤0.11%），輥面硬度HS=58～68。有的廠在精軋機(jī)組前幾架采用半鋼軋輥，以減緩表面糙化過程。以后幾架采用含高Ni、Cr的高硬度鑄鐵復(fù)合澆鑄，表面形成無限冷硬層，以提高軋輥表面硬度（硬度可達(dá)HS=75～83）。有的廠在精軋機(jī)組中使用高鉻鑄鐵復(fù)合澆鑄軋輥，這種軋輥高硬度層很厚、耐磨、使用壽命長(zhǎng)。 熱連軋帶鋼四輥軋機(jī)支撐輥在工作中主要受彎曲，且直徑較大，因此，多選用9Cr2Mo、9CrV鍛鋼（輥面硬度HS=45～50）。選含Cr合金鋼是考慮大直徑軋輥的淬透性。國(guó)產(chǎn)1700熱連軋的鑲套支撐輥，輥心用37SiMn2MoV鍛鋼，輥套用8CrMoV或8Mn2MoV鍛鋼。國(guó)產(chǎn)的輥套則常用含C=0.4～0.8%、Ni=2.5～3%、Cr=0.6～2.0%、Mo=0.6%的合金鑄鋼，以保證輥套的高強(qiáng)度，也有鑄鐵或鑄鋼材料做輥套的。 3.冷軋帶鋼四輥軋機(jī)的工作輥和支撐輥 冷扎帶鋼四輥軋機(jī)的工作輥和支撐輥壓力大、扎制速度高、輥面質(zhì)量要求嚴(yán)格。因此，對(duì)輥面硬度和輥身強(qiáng)度均有很高要求。 我國(guó)常用冷軋工作輥的材料是：9Cr2W、9CrV鍛鋼，國(guó)外近年來用復(fù)合鑄鋼軋輥，其輥面硬度高、耐磨，輥心強(qiáng)度、韌性好。 4.疊軋薄板軋機(jī)軋輥 這種軋輥工作特點(diǎn)為：工作溫度400～450。間，軋制壓力較大，輥面要求光滑。因此，對(duì)軋輥硬度要求較高，軋輥材料多用冷硬球墨鑄鐵符合澆注軋輥，輥面硬度HS≥65。有的廠加入0.05%B以提高軋輥在高溫下碳化物的穩(wěn)定性。 綜上所述，我們?cè)O(shè)計(jì)的熱連軋機(jī)，它是兩輥軋機(jī)，沒有支持輥，所以要有足夠的強(qiáng)度，又因?yàn)樗沁B軋機(jī)構(gòu)，要求有一定精度，所以輥面要有一定的硬度，根據(jù)要求和實(shí)際情況，設(shè)計(jì)中選用半鋼作為軋鋼機(jī)軋輥的材料。 3.4軋輥的強(qiáng)度驗(yàn)算 軋輥直接承受軋制壓力和轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥的傳動(dòng)力矩，它屬于消耗性零件，就軋機(jī)整體而言，軋輥安全系數(shù)最小，因此，軋輥強(qiáng)度往往決定整個(gè)軋機(jī)負(fù)荷能力。 為保證產(chǎn)品高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗，對(duì)軋輥要求要有足夠的抵抗破壞的能力，包括：彎曲、扭轉(zhuǎn)、接觸應(yīng)力、耐磨損、耐疲勞等各方面綜合性能。影響軋輥負(fù)荷因素很多，為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，而將許多因素納入軋輥安全系數(shù)中。 通常對(duì)軋輥僅計(jì)算彎曲，對(duì)輥頸則計(jì)算彎曲和紐距，對(duì)傳動(dòng)端輥頭僅計(jì)算扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，下圖為軋輥受力簡(jiǎn)圖 圖1 軋輥受力簡(jiǎn)圖 i. 輥身---計(jì)算彎曲強(qiáng)度 對(duì)鋼板軋機(jī)，在平輥軋制條件下設(shè)軋制壓力沿軋制寬度均勻分布，支反力左右相等各位P/2，并作用在壓下螺絲中心線位置上。鋼板軋輥輥身危險(xiǎn)斷面位于輥身中間。如上圖 此斷面彎曲力矩等于： MD=P（a/4-b/8）………………………………………. (2-1) 式中 P----作用在軋輥上的軋制力（kg） a----壓下螺絲間的中心距離（cm） b----鋼板厚度（cm） 輥頸---計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn) 輥頸危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為： …………………………………….（2-4） ………………………………………（2-5） 式中 d-------輥頸直徑； 、-----輥頸危險(xiǎn)斷面處的彎矩和扭轉(zhuǎn)力矩。 對(duì)于鋼板軋輥輥頸彎矩等于： =P/2×c= P l…………………………………..（2-6） 式中 c-----壓下螺絲中心線至輥身邊緣距離，可近似取為輥頸長(zhǎng)度之半，即 c=。 輥頭 軋輥傳動(dòng)端輥頭只承受鈕矩，輥頭受力情況是屬于非圓截面扭轉(zhuǎn)問題，這在彈性力學(xué)有薄膜理論方法求解。 我設(shè)計(jì)選用的是梅花形輥頭，梅花形輥頭的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力產(chǎn)生在槽底上，對(duì)一般形狀的梅花輥頭，當(dāng)時(shí)，其最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： ----梅花輥頭外徑； ------梅花輥頭槽底直徑 3.5軋輥安全系數(shù) 上述軋輥強(qiáng)度計(jì)算均以靜負(fù)載荷計(jì)算。設(shè)計(jì)部件時(shí)，常以采用材料強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)進(jìn)行安全系數(shù)校核，即安全系數(shù)n等于： ……………………………………….（2-7） 由于軋鋼生產(chǎn)工藝對(duì)軋輥負(fù)荷影響因素較多，波動(dòng)也比較大，同時(shí)還有沖擊動(dòng)負(fù)載、疲勞、溫度等因素影響，故精確計(jì)算軋輥實(shí)際負(fù)荷是困難的。采用靜浮載計(jì)算軋輥強(qiáng)度是經(jīng)過簡(jiǎn)化的一般方法。通過這種計(jì)算并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，對(duì)一般軋輥采用安全系數(shù)n=5是足夠的，這已為大家所公認(rèn)并采用。 表6各種軋輥材料許用應(yīng)力值 材料名稱 極限強(qiáng)度 kg/m 許用應(yīng)力〈〉kg/m 合金鍛鋼 70～120 14～24 碳素鍛鋼 60～70 12～14 碳素鑄鐵 50～60 10～12 球墨鑄鐵 50～60 10～12 合金鑄鐵 40～45 8～9 鑄鐵 35～40 7～8 3.6軋輥斷裂形式 軋輥是保證軋鋼車間生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要部件，除因正常磨損期進(jìn)行更換外，還應(yīng)消滅斷輥事故。 軋輥斷裂原因有兩類：一類屬于軋輥材質(zhì)或制造質(zhì)量，即軋輥內(nèi)在原因造成。另一類則是工藝條件和使用情況，即外部原因造成。表2-8為幾種典型的軋輥斷裂形式。由于軋輥材質(zhì)和制造缺陷造成的斷裂，一般在斷口處可檢查出，如沙眼、夾雜、裂紋等缺陷。 在生產(chǎn)實(shí)踐中，曾發(fā)現(xiàn)告訴運(yùn)動(dòng)的軋輥或傳動(dòng)軸突然斷裂的現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)定研究，這與軟件高速咬入沖擊是傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)現(xiàn)象有關(guān)，它可使應(yīng)力負(fù)荷增加數(shù)倍。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)力也會(huì)引起零件疲勞破壞。這一現(xiàn)象將隨軋機(jī)向高速度、大功率、多電樞電機(jī)傳動(dòng)發(fā)展而日趨嚴(yán)重，應(yīng)在零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上加以考慮。 二輥軋機(jī)軋輥斷面形式 斷輥形式 圖2 軋輥斷面形式圖 原因分析：鋼板軋輥輥身中間部位斷裂，斷口較平直為軋制壓力過高、軋輥激冷等原因。如斷口有一圈氧化痕跡，則為環(huán)狀裂紋發(fā)展造成。 3.7軋輥撓度的計(jì)算 在鋼板生產(chǎn)中，為確定軋機(jī)剛度，需要計(jì)算出輥身中間的總撓度和輥身中間與邊緣饒度差值，以使確定輥形凸度并在磨床上加工出輥型，從而保證軋出厚度均勻的鋼板。 由于軋輥直徑與軋輥支點(diǎn)距離比值較大，計(jì)算軋輥撓度量應(yīng)該考慮到切應(yīng)力影響。因此，軋輥中間總撓度為： f=f1+f2 式中f1和f2----由彎曲和剪切引起的撓度量。 按卡氏定理求得： ………………………….（3-8） ……..……………………..（3-9） 式中 U1 系統(tǒng)中僅彎曲力矩作用的變形能， U2-----系統(tǒng)中由于切力作用的變形能 R------在計(jì)算撓度位置所作用的外力 -- 和-----在任意截面上的彎矩和切力 E和G----彈性摸量和剪切摸量 I和F---斷面慣性矩和斷面面積。 當(dāng)確定軋輥中間總撓度時(shí)，R力可假定為軸承反作用力，可用P/2表明。 當(dāng)x=0～時(shí)， = …………………………………….（2-10） 式中 a---兩軸承支撐反作用點(diǎn)間距離。 當(dāng)x=～時(shí) =x- ………………………………… (2-21) 式中q—鋼板單位寬度上的壓力。 輥身中間總撓度 f= = 3.8軋輥校核 3.8.1軋輥強(qiáng)度校驗(yàn) 兩個(gè)輥?zhàn)幼饔昧Ψ植际蔷鶆驎r(shí)的情況去校驗(yàn)。 以第一道次為例： 軸承支反力 x=22.58(t) 彎輥力 =24.69（t） 軋制力 傳動(dòng)力矩 對(duì)于軋輥只對(duì)截面輥頭和輥頸相交面Ⅰ、輥頸和輥身相交面Ⅱ做校核，輥身的強(qiáng)度無須校核。 Ⅰ-Ⅰ斷面 軋輥輥頸處合成應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論校核。 對(duì)于合金鍛造軋輥 安全系數(shù)n=5 所以Ⅰ-Ⅰ斷面安全 對(duì)于Ⅱ-Ⅱ截面 采用第四強(qiáng)度理論 所以Ⅱ-Ⅱ截面安全 3.8.2軋輥的接觸應(yīng)力校驗(yàn) 輥系各軋輥硬度參考如下： 軋輥 HS 95 當(dāng) HS=95時(shí)，[]=260 上，下軋輥 E相似相等 取E= 則最大接觸應(yīng)力 式中：分別為工作輥、中間輥、支撐輥直徑 分別為作用在中間輥、支撐輥上單位長(zhǎng)度上的均布載荷。 軋輥接觸安全。 4 軋輥軸承的設(shè)計(jì) 4 軋輥軸承的設(shè)計(jì) 4.1軸承選擇 軋輥軸承用來支承轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥，并保持軋輥在機(jī)架中正確的位置，軋輥軸承應(yīng)具有小的摩擦系數(shù)，足夠的強(qiáng)度和剛度，壽命長(zhǎng)，并便于換輥。 軸承的式樣大概可分為兩類：一種是滑動(dòng)軸承，一種是滾動(dòng)軸承。新式的液體摩擦軸承其基本結(jié)構(gòu)也屬于滑動(dòng)軸承，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能在摩擦面建立起一層油膜使金屬面不相接觸，這樣以液體摩擦代替固體摩擦，使摩擦系數(shù)大大降低，因而減小功率消耗，改善發(fā)熱狀況，減少磨損，延長(zhǎng)工作壽命，達(dá)到理想軸承的要求。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是針對(duì)小型軋鋼單位設(shè)計(jì)，考慮到經(jīng)濟(jì)使用和產(chǎn)品利用效率，所以選擇了經(jīng)濟(jì)性好，壽命長(zhǎng)，摩擦系數(shù)低的滑動(dòng)軸承具體為膠木軸承。 話分兩頭，膠木軸承也有它的缺點(diǎn)耐熱性與剛性比較差。但對(duì)于本軋機(jī)已經(jīng)能完全勝任了。 軋鋼機(jī)的軸承采用了膠木軸瓦，它優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)低，膠木瓦的摩擦系數(shù)為0.005左右。采用用水潤(rùn)滑 摩擦系數(shù)=0.03～0.07 膠木軸承用水潤(rùn)滑，在不同單位壓力下，起摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度的關(guān)系為單位壓力高則摩擦系數(shù)越低，當(dāng)滑動(dòng)速度小于每秒2米時(shí)，膠木軸瓦就會(huì)處在半干摩擦狀況，高速時(shí)軸承在近似與液體摩擦的條件下工作，即具有小餓摩擦系數(shù)。 軸承襯的形狀有各種各樣的，其中圓柱形的較省材料，但切向要求固定。如圖 圖3 膠木軸瓦 4.2軸承主要參數(shù) 整塊壓制襯瓦的主要尺寸是它的長(zhǎng)度l、包角a和厚度h L決定與輥頸長(zhǎng)度，l和a決定了承載能力。 軸承包角a的選擇正確與否對(duì)軸承的正常工作關(guān)系很大，在大載荷下增加包角a會(huì)促使發(fā)生包軸現(xiàn)象，當(dāng)包角增加到以上時(shí)對(duì)減小單位壓力作用不大，但使軸頸表面冷卻條件變壞，襯瓦的包角一般取100～范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)軋機(jī)為板軋機(jī)，鋼板軋機(jī)襯瓦包角選取為。 軸瓦的厚度h對(duì)軸承的剛度、導(dǎo)熱性與壽命有很大的影響。H越大剛度月小，導(dǎo)熱也越差而且軸承徑向尺寸也增加，但厚度太小會(huì)降低壽命，其值一般根據(jù)輥頸直徑選擇： 表7輥頸和軸瓦的關(guān)系 輥頸直徑(mm) 軸瓦厚度h(mm) 150～230 25 235～340 30 345～440 35 450～680 40 因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)的d=148.5mm，根據(jù)襯瓦盡量小的觀念，我們選擇為20mm。 即 h=20mm 4.3軸承校核 軋輥軸承強(qiáng)度校驗(yàn)主要是指軸承壽命能否達(dá)到額定的要求。 以第一道次為例： 軸承壽命計(jì)算公式如下 ---軸承額定壽命，單位小時(shí) n---軸承的轉(zhuǎn)速（r/min） n= P---當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷（kg） c---軸承額定動(dòng)負(fù)荷 v---軋輥線速度（m/min） R---軋輥半徑（m） ---軋輥軸承承受的軸向負(fù)荷（kg） ---軋輥軸承承受的徑向負(fù)荷（kg） x---徑向系數(shù) y---軸向系數(shù) ---壽命系數(shù)，取= 4.4軋輥軸承 該軸承選用膠木襯瓦軸承，該軸承為滑動(dòng)軸承，基本尺寸、性能參數(shù)如下： D=140 d=20 T=205 須用應(yīng)力 c=979KN =1580KN 極限轉(zhuǎn)速 則 式中： ---載荷系數(shù) 取=2.0 x=1 X:軸承反力 ：最佳彎輥力 一般約為最大軋制力的2% kg 軋輥換輥較為頻繁，可以適時(shí)更換軸承，此軸承滿足要求。 35 5 軋輥調(diào)整裝備 5 軋輥調(diào)整裝備 5.1壓下裝置 軋輥調(diào)整裝置的作用主要是調(diào)整軋輥在機(jī)架中的相對(duì)位置，以保證要求的壓下兩、精確的軋件尺寸和正常的軋制。軋輥的調(diào)整裝置主要有軸向調(diào)整裝置和徑向調(diào)整裝置兩種。 軋輥的徑向調(diào)整裝置的作用是： （1）調(diào)整兩軋輥之間軸線的距離，以保證正確的輥縫開度，給定壓下量； （2）調(diào)整兩軋輥的平行度 （3）調(diào)整軋制線的高度（在連軋機(jī)上要調(diào)整各機(jī)座間軋輥的相互位置，以保證軋制線高度一致） 壓下裝置的類型： 上棍調(diào)整裝置也稱壓下裝置，它的用途最廣，安裝在所有的二輥、三輥、四輥和多輥軋機(jī)上。就驅(qū)動(dòng)方式而言，壓下扎又分為手動(dòng)壓下裝置，電動(dòng)壓下裝置和液壓壓下裝置三類。 又于設(shè)計(jì)的是小型連軋機(jī)，一臺(tái)軋機(jī)只軋制一道工序，而且壓下量不大，調(diào)整不頻繁，又因?yàn)槭菫樾⌒蛦挝辉O(shè)計(jì)，所以選擇了比較經(jīng)濟(jì)的受動(dòng)壓下裝置。 手動(dòng)壓下裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。其缺點(diǎn)是體力勞動(dòng)繁重，壓下速度和壓下能力較小。其結(jié)構(gòu)如圖： 圖4 壓下手輪 圖5 俯視結(jié)構(gòu)配合 圖6 手動(dòng)壓下驅(qū)動(dòng)裝置刨視圖 5.2軋輥平衡裝置 5.2.1上軋輥平衡裝置的作用及分類 （1）消除間隙，避免沖擊。由于軋輥、軸承以及壓下螺絲等零件自重的影響在軋件進(jìn)入軋機(jī)之前，這些零件之間不可避免地存在著一定的間隙。若不消除這些間隙，則喂鋼時(shí)將會(huì)產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象，使設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p害。為消除上述間隙，須設(shè)上棍平衡裝置，它是壓下裝置的組成部分。 （2）抬起軋輥時(shí)起幫助軋輥上升的作用。 上軋輥平衡裝置有彈簧平衡、重錘平衡和液壓平衡三種形式。 本設(shè)計(jì)采用的是重錘平衡裝置 5.2.2重錘平衡 此種平衡方式廣泛應(yīng)用于軋輥移動(dòng)量很大的初軋機(jī)上，它工作 可靠，維修方便。其缺點(diǎn)是設(shè)備重量大，軋機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較副扎。本設(shè)計(jì)采用的重錘平衡裝置如圖； 圖7 重錘平衡 5.3上軋輥平衡力的確定 通常，作用于上軋輥組件的平衡力取為被平衡零件的重量的1.2～1.4倍（過平衡系數(shù)K=1.2～1.4）。 壓下螺絲 壓下螺絲壓下螺絲的結(jié)構(gòu)一般分為頭部、本體和尾部分。頭部和上輥軸承座接觸，承受來自輥頸的壓力和上軋輥平衡裝置的過度平衡力，為了防止端部在旋轉(zhuǎn)時(shí)的磨損并使上軋輥軸承具有自動(dòng)調(diào)位性能，壓下螺絲的端部一般都做成球面形狀，并與球面銅墊接觸形成止推軸承，壓下螺絲止推端的球面有凹形和凸形兩種，老式的多為凸形，這重結(jié)構(gòu)形式在使用 時(shí)使凹形球面銅墊承受拉應(yīng)力，改進(jìn)后的壓下螺絲頭部做成凹形，這時(shí)凸形球面銅墊處于壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高強(qiáng)度。 在帶鋼軋機(jī)上，為減小傳動(dòng)時(shí)摩擦損耗及減小壓下功率，目前大多數(shù)用滾動(dòng)止推軸承代替滑動(dòng)的止推銅墊。 壓下螺絲尾部是傳動(dòng)端，承受驅(qū)動(dòng)力矩，一般尾部的形狀有方形、花鍵形和圓柱形三種。當(dāng)壓下速度不快而負(fù)荷很重時(shí)，通常做成花鍵形。 當(dāng)軋輥快速移動(dòng)時(shí)，通常將它作成鑲可換青銅滑板或補(bǔ)焊青銅的方尾。 在輕負(fù)荷的調(diào)整機(jī)構(gòu)中，包括手動(dòng)的在內(nèi)，壓下螺絲尾部做成帶鍵的圓柱形。 所以我設(shè)計(jì)的壓下螺絲尾部選擇了帶鍵的圓柱形。壓下螺絲的基本參數(shù)是螺紋部分的外徑d0和螺距t，可按照我國(guó)一機(jī)部部頒標(biāo)準(zhǔn)選取。 壓下螺絲的直徑按作用在輥頸上最大可能的壓力決定，因其長(zhǎng)度與直徑的比值很小。故不考慮壓下螺絲的縱向彎曲，壓下螺絲最小斷面的直徑d1由下列條件決定： （4-4） 式中 P-------作用在輥頸上的最大壓力。 通常壓下螺絲用，的鍛造碳鋼制造。這種鋼的許用應(yīng)力以計(jì)，取 當(dāng)負(fù)載荷很大時(shí)，同樣可采用合金鋼（40Cr或37SiMnMoV）。為提高壓下螺絲的螺紋和樞軸的耐磨性，將它淬火（通常硬度45～60HRC），并進(jìn)行磨光。 由于壓下螺絲和軋輥輥頸的強(qiáng)度實(shí)際上和它們的直徑的平方成正比，因此壓下螺絲的螺紋和輥頸的直徑幾乎近于直線關(guān)系，對(duì)于鍛鋼和鑄鐵軋輥，可以采用下列數(shù)值： 式中： -----壓下螺絲外徑； d--------軋輥輥頸直徑。 壓下螺母 壓下螺母是軋鋼機(jī)上的易損零件。一般采用高強(qiáng)度無錫青銅ZQA19-4或ZHA166-6-3-2鑄成。由于重量較大，因此如何采用合理的結(jié)構(gòu)以節(jié)約有色金屬，是很重要的。 壓下螺母在結(jié)構(gòu)上有整體式和組合式之分。設(shè)計(jì)中采用整體的，因?yàn)槎嗉?jí)的不能保證接觸面良好。如下圖 圖8 整體式壓下螺母 傳動(dòng)壓下螺絲所需的力矩 傳動(dòng)壓下螺絲的靜力矩也就是壓下螺絲的阻力矩，它包括止推軸承的摩擦力矩和螺紋之間的摩擦力矩。 相應(yīng)于壓下螺絲移向軋輥及離開軋輥，傳動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲所需的力矩等于； ……………………（5-1） 式中 P----作用在兩個(gè)壓下螺絲上的壓力 和------壓下螺絲樞軸的直徑及螺紋中徑； 和-----------螺紋中的摩擦角及螺紋導(dǎo)角； ---------壓下螺絲樞軸的摩擦系數(shù)。 當(dāng)軋機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)壓下螺絲的力P為： P=Q-C 式中 Q