钢管课程设计.doc

钢管课程设计说明书 学院系: 材料学院 专业班级 : 材控 08-4 班 学生姓名 : 指导教师 : 2012 年 01 月 6 号 - 1 - 目录 一 前言 - 2 - 二、钢管设计任务书- 4 - 三、 140 机组生产工艺概述.- 5 - （一）主要设备- 5 - （二）工艺流程- 6 - （三）工艺要求- 6 - 四、轧制表的制定.- 17 - （一）轧管机.- 17 - (二 )穿孔机 .- 18 - (三 )均整机 .- 18 - (四 )定径机 .- 19 - (五 )轧制表绘制 - 20 - 五、穿孔机设计、力能参数及强度校核.- 21 - 5.1 穿孔机的轧辊设计.- 21 - 5.2 穿孔机顶头设计- 24 - 5.3 穿孔机能力参数计算- 27 - 5.3 加热炉能力校核.- 34 - 六、结语.- 35 - 七、重要参考文献.- 37 - - 2 - 一一前前言言 无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形、方形、 矩形钢材。是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、 冷轧或冷拔制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体 的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时， 重量较轻。 作为一种经济断面钢材，无缝钢管在国民经济中具有很重 要的地位，被广泛应用于石油、化工、锅炉、电站、船舶、机 械制造、汽车、航空航天、能源、地质、建筑及军工等各个部 门。 鞍钢无缝钢管厂是新中国第一座无缝钢管厂，是新中国第 一根钢管的诞生地。鞍钢无缝钢管厂自1953 年 12 月 26 号 建成投产至今，为新中国无缝钢管厂工业做出了巨大贡献。在 过去的五十多年里，鞍钢无缝厂从只有一条140 自动轧管 机组生产线发展成为具有219 自动轧管机组 133 圆盘 延伸轧管机组 159mpm 连轧机组 177pqf 连轧机组 等多条生产线的钢管厂。我们这次关于钢管的课程设计，将参 照鞍钢的无缝钢管厂的140 自动轧管机组进行设计。 钢管的生产工艺及其设计是我们材料成型及控制工程专业 的学生必须掌握的内容。希望通过这课程设计，我们能充分掌 - 3 - 握工艺及设计，并能与具体实践联系起来，为将来的工作打下 基础。 通过这次设计也能提高我们的设计能力，同时也有助于我 们深入了解钢管的生产工艺及其原理。但由于时间比较短，尤 其缺乏实际经验，其中错误在所难免请提出指正。 - 4 - 二二、钢钢管管设设计计任任务务书书 成品尺寸： 11410 坯料尺寸： 110 材质： q195 指导教师：。 。 。 - 5 - 三三、1 14 40 0 机机组组生生产产工工艺艺概概述述 （一一）主主要要设设备备 1.1000 吨剪断机一台（或1600 吨剪断机） 2.定心机两台 3.炮弹风机热定心机一台 4.中径 17m 的环形加热炉一座 5.850500 曼氏穿孔机一台 6.7301680 自动轧管机一台 7.850600 桶式均整机一台 8.560011800 步进梁式再加热炉一座 9.430255 五架定径机 10.430255 二十架减径机 11.1100016800 1 号冷却台一个； 31500 16800 2 号冷却台一个 12.168mm 七辊矫直机两台 13.115 切管机八台 14.6uth42.7168mm 切管机二台 - 6 - （二二）工工艺艺流流程程 原料 剪断 加热 定心 穿孔 轧管 均整 定径 冷却 矫直 吹风 切头 再加热 减径 取样 检查 包装 入库 （三三）工工艺艺要要求求 1.原原料料： 鞍钢无缝钢管厂的原料主要是连铸连轧圆管坯。连 铸连轧圆管坯具有成本低、能耗少、组织性能稳定等特点，是 管坯发展的主流。也是钢管实现连铸连轧的首要条件。钢管生 产对坯料的要求非常严格，加工之前一定要对坯料进行检查和 清理，这样才能提高产品的质量。管坯最常见的缺陷就是氧化 层，生产中常用火焰枪清理或者用砂轮群清理。 本次设计采用的原料材质：q195 尺寸： 110 q195 的化学成分及力学性能： q195 的化学成分 化学成分（质量分数） （%） sisp 牌号等级 cmn q195- 0.060. 12 0.250.50 0.3 0 0.050.04 5 - 7 - q195 的力学性能 牌号拉力强度 mpa屈服点 mpa伸长率 % q195 315430 19533 2.剪断：目的是将坯料剪切成要求的长度。 剪断设备 :1000 吨剪断机 设备性能： a.公称能力 1000 吨 b.上剪刃行程 140mm c.剪切次数 8 次/分 d.电机功率： 95 千瓦 n=750 转/分 e.主减速机轴：人字齿轮轴 m=10 z=25 dh =250mm 剪刃材质： 6grw2s 要求：剪断时不允许坯料出现端部裂纹，切斜度前端不允许超 过 8mm，后端不允许超过10mm,压扁度不得超过管坯公称直径 8%. - 8 - 3.加加热热:加热的目的是为了提高塑性、韧性，降低变形抗力， 减小机械电器负荷，节省能 源消耗。将坯料加热到一定的温度范围对于保证其穿孔 性能是至关重要的。管坯加热时应保证加热温度在规定 的范围内，特别是对加热范围较窄的合金钢和高合金钢， 同时沿管坯纵向和横向加热要均匀，否则穿孔时容易造 成钢管壁厚不均，穿破或引起轧卡。 设备：中径 17m 的环形加热炉 决定斜轧穿孔时管坯的加热温度的基本依据是：保证 毛管穿出温度在该钢号的塑性最好的温度范围内。 确定合理的加热温度应该考虑如下因素： 1）温度过高产生过热和过烧，当金属过热时晶粒长得 很大，从而降低了金属的塑性，过烧时使晶界融化， 金属变脆。 2）考虑在自动轧管机上的终轧温度。因为终轧温度对 产品的影响很大。 3）温度过高，钢的表面脱碳严重。 4）考虑金属的烧损和钢管表面质量。温度愈高，氧化 铁皮愈厚，过厚的氧化铁皮不但增加了金属消耗，也 会穿孔带来困难，氧化铁皮扎入金属中，将降低钢管 的表面质量。 - 9 - 5）考虑金属在加热过程中的组织变化。 6）考虑穿孔过程中的升温情况。 7）考虑轧制成品的规格，轧制厚壁管因为温降小一般 加热温度可稍低。 8）管坯加热温度和穿孔顶头材质有关，用钼基顶头穿 孔，加热温度要低8090。考虑到本设计的典 型产品的可穿性，并结合鞍钢的现场的经验，本设计 中取加热温度为： t=1250。 4.热热定定心心：定心指在管坯前段断面的中心部位形成有一定尺寸 的漏斗形状的孔穴，便于穿孔时顶头对准坯料断面中心，减少 穿孔后毛管的壁厚不均；减少的扭过头的阻力，便于二次咬入。 热定心机一般安装在加热炉与穿孔机之间，利用压缩空气或液 压方式带动冲头冲孔，七结构简单，效率高应用呢比较广泛。 热定心设备：炮弹式风动热定心机 设备性能： 1）冲击速度 68m/s 2) 定心深度： 1225mm 3）定心直径： 4050mm 4) 打眼力： 2400 公斤 5 5. .穿穿孔孔：目的是将实心的管坯穿成要求规格的空心毛管。斜轧 穿孔机是目前应用最广泛的穿孔设备，包括曼氏穿孔机、狄舍 尔穿孔机、菌氏穿孔机以及三辊穿孔机。本次设计采用的是曼 氏穿孔机。曼氏穿孔机的特点是对心性能好，毛管壁厚较为均 - 10 - 匀，延伸系数 =1.254.5。 设备性能：主电机： n=200kw.n=200400 转/分， u=750v， i 额=2850a 主减速机传动比： i=2.58 6 6. .轧轧管管：目的是消除螺旋形壁厚不均，并实现穿孔后的钢管 壁厚减薄起延伸作用获得外径，平均壁厚符合要求的 钢管。 设备性能 :压下装置： 1. 上压下螺丝，从原位算起向上最大行程 210mm,向下最大行程 60mm. 2. 螺丝升降速度： 1.9m/s 3. 减速机传动比： i=154 4. 电机功率： n=11kw 转速： n=715 转/分 回送辊装置： 1.电机功率： n=55kw 2.减速机传动比： i=3 3.辊直径 540600mm 辊身长 1680mm 主电机；功率 p=880kw 转速 n=400500 转/分 额定电流 i=1270a 允许最大电流 imax=2700a 跳闸电流 i=2000a 主减速机：主动轴最大力矩m=6.64 吨米 飞轮力矩 gd2=20 吨米 2 传动比 i=5.67 - 11 - 模数 mn =16 主动齿轮数 z1= 30 被动齿轮数 z2=70 齿轮宽度 b=880mm 高速轴及飞轮重g=10.65 吨 人字齿轮机座： 传递扭力 矩 m 齿轮转速 n 齿数 z1=z2 模数 mn宽度 b 50 吨米66.1132. 2 转/分 29201120mm 操作： 1 按调整规程及轧制表进行调整及选择轧制工具 2 管应被顺利平稳咬入前端嘴圆，后端平齐 3 轧出的管子尺寸与轧制表要相等 4 电机负荷未超出规定范围 5 用双槽单轧跟踪轧制的方法轧制，第二道轧制需要将 管子翻转 90 7 7. .均均整整：目的是辗平管壁的局部耳子、直道，使轧管后的荒 管扩径、变圆比并精整内外表面。 主要设备及技术要求： 主电机： 功率 p转速 n电压 u额定电 流 i 额 跳闸电 流 i 跳闸 允许电 流 i 允许 - 12 - 404.25k w 500750 转/分 750v750a1300a750a 主减速机： 中心距 a主动轮齿数 z1 被动轮齿数 z2 传动比 i 800mm311484.58 8 8. .定定（减减）径径机机 钢管定径、减径（或张力减径）过程是空心体不带芯棒的连 轧。定径的任务是在较小的总减径率条件下，将钢管轧成具有 要求尺寸精度和真圆度的成品管，减径除了起定径作用外，还 有较大的减径率。实现大管料生产小口径钢管的目的，主要用 二辊定、减径机。 目的是清除均整后的钢管的外径不圆，满足技术条件的规定。 - 13 - 定定径径机机孔孔型型图图 主要设备技术性能： - 14 - 电机功率 p 机架数 n机架间距 a 产品范围外 径 d 壁厚 s 55.125kw51200mm89168mm425mm 要求： 1 按轧机规程进行轧辊安装，各架孔型中心线必须调整 一致，且与轧制线一致。 2 机器调整必须按轧制表准确进行，不准两棍倾斜及错 位。 3 电机不超负荷。 9 9. .冷冷却却：目的是将定径后的热轧管均匀冷却在100160c 以下，便于矫直。 设备能力及技术性能： 1）1#、2#冷却台电动机功率n=4.5kw 转速 n=4501800 转/分 2）1#、2#冷却台链轮直径d=650mm 链条间距 a=1200mm 轧道间距 b=600mm 3）减速机传动比 i=18.24 4）链条移动速度 v=0.00850.033m/s 5）二次冷却温度 t=50100c 6）冷却台尺寸：宽度 =16800mm 长度： 1#=11000mm 2#=31500mm 7）冷却时间： 1# 5.521.5 分钟 2# 1621 分钟 8）斜度： 12% - 15 - 1 10 0. .矫矫直直：目的是用来矫直冷却后的钢管并能清除部分钢管椭 圆度，采用 “弯曲压扁 ”方式矫直钢管。严禁用矫直机减小钢 管直径。 主要设备技术性能： 1）矫直机型号： 168mm 矫直机 2）矫直速度： 1380m/min 3)最大矫直力： 226 吨 4）矫直精度 1mm/m 5)主电机： n=90kw v 额=440v i额=221a n=01500 转/分 6)减速比 i=1/9.851 7)主动辊尺寸： 380560mm 被动辊尺寸： 320480mm 8)轧辊角度可调范围： 2735 9）主动辊间距 =900mm 主动辊与被动辊间距 =820mm 11.吹吹风风：目的是用高压气将灰尘吹尽，以便切管。 1 12 2. .切切头头：（一） 6uth 切管机 作用：切断无缝管端头，并对端头倒棱。 可加工管坯范围：钢制10#45#及屈服点不超过 95kg/mm2的合金钢 规格： d0=57168mm s=3.540mm l 前=16mm - 16 - l 均后=5.515mm 重量 qmax1500kg (二)2115 型切管机 用途及产品范围：本品与附属升降台配合，专门用于切除 钢管的两端或 中间切断，并能把钢管截成定尺或倍尺长度。 切管规格范围： d 外=38195mm s20mm l=414mm 设备技术性能：主轴轴套内孔直径：180mm 主轴中心线离地高度： 1100mm 刀架最大行程： 75mm 进退刀速度： rmax=3.6m/min max=3.8m/min i=15150mm/min 主传动电机 :p=10kw n=960 转/分 刀台 倾斜角为 10 重量： 6400kg 1 13 3. .检检查查与与包包装装：它包括横断面尺寸精度的检测，表面质量检 查和无损探伤。取样进行物理机械性能实验、水压试验、 长度测量、打印、表面涂油、打捆、包装和称重。经检查不合 格的钢管，视其缺陷的严重程度或报废或改尺，或重新返回精 整。这是保证质量的重要措施之一。 - 17 - 四四、轧轧制制表表的的制制定定 本次设计采用中间开花法制定轧制表： 已知条件：成品尺寸： 11410 材质： q195 管坯： 110 （一一）轧轧管管机机 轧管机的壁厚： s 轧=s成=10mm 外径： d 轧=h轧槽高=114mm 内径： d 轧=d轧-2s轧=114-210=94mm 轧管顶头直径：二道次 轧 =d 轧=94mm 一道次 轧 = 轧 +(13)=94+2=96mm （厚壁管取大值，薄壁管取小值） 顶杆直径： 杆=轧 -（815）=94-12=82mm 总延伸系数： 85 . 2 10)10114( 98 . 0 )2/110( )( 2/ 22 轧轧轧 坯 总 ）（ ssd kd k 为烧损系数，碳钢k=0.970.98 43 . 1 1010-114 1414-120 )( )( ）（ ）（ 轧轧轧 轧 ssd ssd mmm - 18 - ( (二二) )穿穿孔孔机机 5 毛管外径：dm=(1.031.08)d 轧=1.05x114=119.7mm 取 dm=120mm 毛管壁厚： sm=s 轧+（35）=10+4=14mm 毛管内径： dm=dm-2sm=120-2x14=92mm 顶头直径： 穿=dm- (415)=92-6=86mm k 穿：内扩径值 一般机组： 415mm 大型机组： 1015mm 小型机组： 47mm 轧辊间距： b=d 坯-（1015%）d坯=110-12%x110=97mm 绝对压下量：h= d 坯-b=110-97=13mm 导板间距： l=h+(02)=114+1=115mm 延伸系数：0 . 2 1414-120 98 . 0 55 ss-d kr 22 ）（）（ ）（ 穿穿穿 坯 穿 椭圆度系数：19. 1 97 115 b l ( (三三) )均均整整机机 外径： d均=d轧-(35)=114+4=118mm 壁厚： s均=s轧=10mm 内径： d均=d均-2s均=118-2x10=98mm 顶头直径： 均顶头=轧+（14）=94+2=96mm - 19 - 顶杆直径： 均顶杆=均顶头+(23)=82+3=85mm 轧辊间距： b=均顶头+2s均=96+2x10=116mm 导板间距： l=2d均-b=2x118-116=120mm 椭圆度系数：03. 1 116 120 b l 延伸系数：04 . 1 1010-114 1010-118 )( )( ）（ ）（ 成成成 均均均 均 ssd ssd ( (四四) )定定径径机机 1) 定径机外径 d 定： d 定=（1.011.015）d 成=1.013x114=112.54mm 2) 定径管壁厚 s定：s定=s成=10mm 3) 定径管内径 d定：d 定=d定-2s定=112.54-210=92.54mm 4 4) ) 各机架钢管外径（详见定径机设计） 第 5 架 d5= d定=112.54mm 第 4 架 d4=d5+(02)=112.54mm 第 3 架 d3=d4+(0.010.05)d定=115.9mm 第 2 架 d2=d3+(0.010.05)d定=119.3mm 第 1 架 d1=d2+(0.010.05)d定=122.7mm 5) 延伸系数 定： 1.04 1010均-均114 1010均-均118 )ss(d )ss均d 均均均 均均均 均 - 20 - ( (五五) )轧轧制制表表绘绘制制 设备名 称 参数数值设备名 称 参数数值 外径 d毛120mm孔型高度 h114mm 壁厚 s毛14mm外径 d轧114mm 内径 d毛92mm壁厚 s轧10mm 顶头直径 毛 86mm内径 d轧94mm 轧辊距离 bck 97mm =116mm 导板距离 lck 115mm 顶头直径轧 =114mm 顶杆位置 y113.08mm顶杆直径d 顶 82mm 穿孔机 延伸系数 穿 2.0 轧管机 延伸系数 轧 1.43 外径 d均118mm外径 d1122.7mm 壁厚 s均10mm外径 d2119.3mm 内径 d均98mm外径 d3115.9mm 顶头直径 均 96mm外径 d4112.54mm 轧辊距离b 均 116mm外径 d5112.54mm 均整机 导板距离l 均 120mm 定径机 内径 d定92.5mm - 21 - 顶杆直径d 顶 85mm壁厚 s定10mm 延伸系数 均 1.04延伸系数 定 1.04 五五、穿穿孔孔机机设设计计、力力能能参参数数及及强强度度校校核核 5 5. .1 1 穿穿孔孔机机的的轧轧辊辊设设计计 工具设计和轧机调整是影响工艺过程的决定性因素之一。 对各种穿孔机和轧管机的工具设计和调整要求是： 1.咬入条件良好，穿孔过程进行顺利； 2.毛管或者钢管笔直，内外表面质量好，几何尺寸 符合要求； 3.单位能耗小，轧机符合负荷在允许的条件下； 4.工具寿命高，磨损均匀； 5.机组生产率高。 工具设计的主要内容是确定工具形状和主要尺寸，并选择 工具材质及技术要求。 （1）辊径 d 辊径：轧辊辊轴直径d 首先从咬入条件和提高穿孔率的要求 为出发点来选择，然后再复核其强度。根据对现有穿孔机分析： p d i d 1 其中 dp穿孔机的管坯最大直径。 - 22 - 本设计中采用 140 自动式轧管机组， dpmax=160mm ； 5 . 76 1 i mmd i d p )1200960(160)5 . 76( 1 故取 d=1000mm （2）辊身长度 l： 以满足工艺对管坯直径压下量和毛管外径量的要求为依据来 确定。 l=l1+l2+l3 ； 1 1 max 1 tan2 r d l p ； 2 2 max 2 tan2 )( r dd l pk 式中： dpmax 该穿孔机的管坯直径压下量最大值。 mmbdd ckpp 6397160maxmax （dk+dp）max该穿孔机的出口处毛管外扩量最大值 mmbddd ckmpk 2397120)()( maxmax r1,r2端面圆角半径，取1525mm，由于 0 时的变 形区长将比 =0 时的短些，因此不考虑r1、r2。 对于 140 自动轧管机组，入口锥角1=3o3.5o，出口 锥角 2=3o3.5o 。 本设计中取： 1=3o ，2=3.5o 。 dpmax=63mm，(dk+dp)max=23mm 代入数据有： mmr d l p 62120 3tan2 63 tan2 1 1 . 1 max - 23 - mmr dd l pk 21325 5 . 3tan2 23 tan2 )( 2 2 max 2 轧制带长度 l3与角 1和 2的大小有关， l3一般为 020mm，当 1和 2值很小时，可 取 l3=0，两锥间用大圆 弧过渡。本设计l1取 600mm，l2取 210mm，l3=0,1=3,2=3.5。 l=l1+l2+l3=600+210+0=810mm 辊径直径 d=（0.50.55）d=（500550）mm 取 d=500mm 辊径长 l=（0.81.0）d=（400500）mm 取 450mm 综上可得，穿孔机轧辊主要参数和形状如表5.2 及图 5.1 。 表 5.2 穿孔机轧辊主要参数 名称参数 辊径 d 1000mm 辊身长度 l 810mm 辊径直径 d 500mm 辊径长 l 450mm 入口锥角 1 3o 出口锥角 2 3.5o - 24 - 穿孔机轧辊参数如表5.3 所示： 表 5.3 轧辊主要参数 项目参数项目参数 轧辊材质 65mn 重量1.83（吨 /个） 轧辊硬度 hb141-184 生产中倾角 512 5 5. .2 2 穿穿孔孔机机顶顶头头设设计计 （1）各部分尺寸确定 1）顶头直径由轧制确定 穿孔机顶头直径d 顶头： dt=dm-dk=92-（515）=7787mm dk扩径值 故取 dt=80mm 2）鼻部直径 d0，过渡圆弧 ro，鼻部长度 lo - 25 - d0=（0.150.25）d 坯=0.2110=22mm r0=d0/2=11mm (5.37) l0=(0.81.0)d0=0.922=19.8mm (5.38) 3）穿孔锥长度 l1 由 l1dt=12.5 (5.39) 所以， l1=1.5dt=1.580=120mm 直径 d1和穿孔轮廓母线的圆弧半径r 为： d1=dt-2l2tan2 (5.40) sin2cos)(4 4)( 21201 2 1 2 01 ldd ldd r 故 d1=80-245tan3.50=74.5mm mmr400 5 . 3sin12025 . 3cos)22 5 . 74(4 1204)22 5 . 74( 22 4）均整锥长度 l2 l2=(1.51.75)zch y x mch s s d n z tan （5.41） 式中 zch毛管出口的 1 n 转螺距，26.59mm sx轴向滑动系数 sy切向滑动系数，s x s y =0.8 轧辊送进角， =100 n轧机的轧辊数目， n=2 因此， zch= 2 120tan1000.8=26.59mm l2=(1.51.75)26.59=(4046.5)mm 取 l2=45mm 5)反锥长度 l3 反锥长度 l3随顶头类型而定。 l3值一般为 515mm。故 本设计取 10mm。 - 26 - 6）顶头长度 l l= l0+ l1+ l2+ l3=19.8+120+45+10=195mm 7)材质：由于顶头在工作时要承受很大的压力和高的热负荷， 因此需采用有良好的高温强度导热性并耐急冷的材料制造， 本设计中采用 25crni4va。 8）顶杆位置 y: (5.43) 2 3 tan2 1 )2( ckmt bsdlly 出 式中： dt顶头直径 sm毛管壁厚 bck轧辊距 离 l 出 轧辊出口锥长度 2出口锥角度 取 2=3.50 l3顶头反锥长度，本设计中， 取 l3=10mm 所以：mm113 5 . 3tan2 1 )9714280(10213 y 9)顶头位置 c： c=y+ll 出=113+195213=95mm (5.44) 式中： l为顶头全长 10）顶头前压下量ddq和顶头前压下率dq: ddq=d 坯bdq； ；%100 坯 d ddq dq bdq=bck+2(c0.5l3)tan1 其中 1=30；l3=0 所以： bdq=97+2(950.50)tan30=107mm ddq=110107=3mm - 27 - %73. 2%100 110 3 dq 综上可得，穿孔机顶头主要参数和形状见表5.4 表 5.4 穿孔机顶头主要参数 名称参数 顶头直径 dt80mm 鼻部直径 d022mm 过度圆弧直径 r011mm 鼻部长度 l019.8mm 穿孔锥长度 l1120mm 辗轧长度 l245mm 反锥长度 l310mm 总长度 l195mm 材质25crni4va 5 5. .3 3 穿穿孔孔机机能能力力参参数数计计算算 已知条件如下： 穿孔机 成品规格 11410 管坯 110 毛管外径 dm120mm椭圆度系数1.19 壁厚 sm14mm顶头位置 c95mm 内径 dm92mm顶杆位置 yc113mm 导板间距 l115mm顶头直径80mm - 28 - 轧辊间距 b97mm送进角 10 绝对压下量 h13mm入口锥角 13 顶前压下率6.5%出口锥角 23.5 穿孔机延伸系数2.73% 辊身长 l=810mm 轧辊间距 b=97mm 导板间距 l=115mm 轧辊直径： d=1000mm 滑动系数 8 . 0 y x s s 摩擦系数 fz: 31. 03tan)16. 01 ( 2 3tantan1tan 2 11 2 i n fz 式中：16 . 0 100 160 )( 轧辊直径 （坯最大直径） d d i p 顶头工作锥角： r1=12 r2=3 棍颈直径： d 颈=500mm 辊径长： l=500mm 变形区长： mm bd bd l m p 05.312 5 . 3tan2 97120 3tan2 97110 tan2tan2 21 变 单位压下量： )tan(tantan 2 1 11 r s s dr y x mx mm05. 7 )12tan3(tan8 . 010tan120 2 1 接触宽度： - 29 - mm rbd rbrd b x xx 55.26 05 . 7 297100 )05 . 7 29705 . 7 (1000 2 )2( 2 2 接触面积： 1 1 tan2 ckp bd l 2 2 tan2 ckm bd l 2 2206 5 . 3tan2 97110 55.2667 . 0 167. 01mmblf 2 22 3994 5 . 3tan2 97120 55.268 . 08 . 0mmblf 单位轧制压力计算： 已知： q195 在 1200c 时 s=2.1/mm2 )15. 1 ( s nknp 入口锥角的平均单位压力： )15 . 1 )(7 . 21)(8 . 1 ( 2 1 s b b p 2 /49 . 2 ) 1 . 215 . 1 )( 110 97110 7 . 21)( 97 55.26 8 . 1 ( mmkg 出口锥的平均单位压力： 2 12/87 . 1 49 . 2 75 . 0 75 . 0 mmkgpp 入口锥轧制压力：kgpfp94.549249. 222061 11 出口锥轧制压力：kgpfp78.726887 . 1 39942 22 总轧制力： tkgppp1372.1296178.746894.5492 21 （1）轧制力矩 mzh: pb=(0.130.27)p; ex=pbfbsin=(0.130.27)pfbsin - 30 - ; ) 2 (cos ck bbb l fpmpq)4 . 03 . 0( sinsincos)5 . 0( px peqx sin)5 . 0(cossin xp eqpy p pzcos (6.9) 21 ayazmm bzh 故： 21 ayazmm bzh ) 2 (cos)27 . 0 13 . 0 (sin) 2 ()cossincos( sin)5 . 0(cossincos) 2 (cos)27 . 0 13. 0( 221 221 ck bxpp xpp ck b l pfe q aaap eqapapa l pf 式中： a1分力 z 的力臂， a1=0.526.55=13.3mm; pp 力与 z 力臂的夹角， ;3 .15 97 3 .132 tan 2 tan 1 1 1 ck p b a a2分力 y，的力臂， a2=500mm;1 22 ar 22 3 .13) 2 1000 ( r轧辊半径， r=500mm; 3 1000 fb金属与导板间的摩擦系数，计算时取fb=f=0.2 0.3 取 0.3; f金属与轧辊间的摩擦系数; q顶头轴向力， q=（0.3 0.4） p=0.312961.72=3888.516kg; pb轧件对导板作用力， pb=(0.130.27)p=0.1612961.72=2073.88kg; ex轴向摩擦阻力， - 31 - ex= pbfbsin=2073.880.3sin10=108.04kg； 送进角 ,=100； lck导板距离， lck=k 导bck=1.197=106.7mm 代入上式； mzh=12961.72(153.53cos15.3+500sin15.3cos10） +500(+108.04)sin10+0.1612961.720.3cos100 2 516.3888 =2061301.572kgmm 2 7 . 106 故： mzh=4.4tm (6)功率计算 n： n=ng 0.975 mtmzh2 式中 m 克服轴承摩擦力矩， m =pdfz； tt颈 d轴颈直径， d=500mm; 颈颈 fz滚动摩擦系数； fz=0.003； 机械效率；=0.9； ng轧辊转数； ng=110r/min. m =pdfz=12961.725000.003=19442.58kgmm t颈 故： mt=0.02tm n=ng= 975. 0 mmzh2 t wnkwk250093.503110 9 . 0975 . 0 02. 022 额 电机安全 （7）穿孔时的强度校核： - 32 - 由前面计算可得轧制力p=13t，认为此力作用在轧辊过 渡处。由轧辊辊身和辊颈长，可得a=825mm,b=435mm.则， 根据力和力矩平衡可算出在两侧辊颈中点处的受力分别为 f =4.5t,f =8.5t.受力分析如图 6.1。 ab 进一步可算出在c，d 两点出的力矩： mc=4.510825=37125nm md=4.510225=10125nm 辊颈处扭矩 :t =mzh+mt/2=2+0.02/2=2.01tm=20100nm d 辊身处扭矩： td=td-mt/2=2.01-0.02/2=2tm=20000nm d 点为辊颈和辊身的接触点;c 点为轧辊的过渡处点。 f/t 13t a b - 33 - m/nm 4.5t 8.5t 37125 10125 t/knm 20100 20000 1） 弯曲应力： 式中： w抗弯截面 w m max max 系数 对于圆柱体 3 32 dw 辊颈危险断面弯曲应力：d pa=0.83mpa23.825059 5 . 0 32 10125 3 d d d w m 辊身断面弯曲应力： d - 34 - pa=0.38mpa1 .378152 1 32 37125 3 d c d w m 2）扭转应力 式中： wt抗扭截面系数 t w t max 对于圆柱体 16 3 d wt 辊颈的扭转应力 d 辊颈的扭转应力mpa82 . 0 7 .