厚板轧机打印说明书xg

1、 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第41页 1 绪论1.1 选题背景在国民经济的建设和发展中，机械制造工业担负着为各个经济部门提供各种资料的装备和技术的任务。机械制造工业的发展是国民经济发展的关键，一切工业发达的国家都非常重视机械制造工业的发展，而且一般都能使它的发展超前于其他工业和国民经济的发展。由于用轧制的方法生产钢材具有生产效率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现机械化自动化等优点，因此为机械制造工业提供的钢材占90%。为了满足国民经济各部门的需要，生产轧制产品除一般产品外，还有建筑、造船、汽车、石油、矿山、国防等专用钢材，在工业先进国家钢板产量占钢产量的50%-66%1。1.2

2、中厚板轧机简介及产品生产中厚板的轧钢设备中厚板轧机（生产钢板厚度通常6mm以上）的规格一般按工作辊辊身长度来标称，如2300mm、2800mm、5500mm等。同其他轧钢机一样，中厚板轧机由工作机座和传动装置组成，工作机座主要包括轧机机架辊系、平衡系统、压下装置和换辊装置如图1.1。传动装置由大型电动机和减速机组成，由于电动机制作技术的发展，现代中厚板轧机通常由电动机直接驱动2。1换辊装置 2机架 3万向接轴 4主传动电机图1.1四辊中厚板轧机总图中厚板用途相当广泛，品种也非常多。除矩形板外还有圆形、锥形、梯形、异厚、异宽、防扰等钢板。除按尺寸区分外，还有按强度、化学成分、用途和交货状态分类的

3、。按强度分类一般以抗张强度的下限分级，抗张强度50MPa以上的称高强度钢板。按化学成分分为普通钢板和特殊钢板，后者包括不锈钢板和复合钢板。按用途大致分为造船钢板、焊接结构钢板、锅炉和压力容器钢板、低温钢板、耐腐蚀钢板、焊管用钢板以及特殊用途的钢板等。按交货状态分为轧制钢板、热处理钢板和抛丸、涂层钢板三种。普通中厚板广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件。桥梁用钢板用于大型铁路桥梁，造船钢板用于制造海洋及内河船舶船体，锅炉钢板用于制造各种锅炉及重要附件，压力容器用钢板主要用

4、于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器或其它类似设备。汽车大梁钢用于制造汽车大梁（纵梁、横梁）用厚度为2.5-12.0mm的低合金热轧钢板，此外还有舰艇、战车、坦克装甲、导弹、及卫星等重要用板。因此工业发达的国家都非常重视中厚板轧机的发展，它一定程度上反映了国家的工业水平。1.3 中厚板轧机原料及生产流程中厚板轧机使用的原料有初轧板坯、连铸板坯、钢锭和锻坯。连续铸钢技术的发展，不但提高了中厚板车间的成材率，降低了生产成本，而且使钢板的质量也提高了。所以中厚板轧机采用连铸坯的比例不断上升,有的已达100。加上新工艺的采用,中厚板轧机从板坯到成品钢板的成材率有的已达94.2。如无初轧板坯和连

5、铸板坯，可用扁钢锭作原料。只在生产特殊的中厚板时才用锻坯作原料。轧制工艺分三个阶段：成形轧制，消除板坯表面的影响和提高宽度控制的精度，沿板坯长度方向或斜向进行14道轧制。把坯料轧至所要求的厚度。展宽轧制，这是中厚板不同于其他种类板材轧制的重要工序。为达到轧制成品规格所要求的宽度，板坯转90°、沿板宽方向轧制。精轧，展宽轧制后再转90°，转回原坯料长度方向，轧制到成品板厚度3。 1.4 中厚板轧机发展历史及发展趋势轧钢机的出现和发展已经经历了几百年的时间，5060年代宽厚轧机建设较多的是美国当时以4064mm式厚板轧机为主，60年代后期到70年代初期日本建有4727mm双机架

6、四辊式厚板轧机，1971年意大利建造一套4826mm双机架厚板轧机，韩国建一套4724mm双机架厚板轧机。19761977年间日本建造3套5500mm特宽厚板轧机，并大量采用新技术。这类轧机的年生产能力很大,单机架的就高达180万吨。建造这种特级厚板轧机主要是生产大直径UOE钢管用宽钢板和宽幅面、长定尺的造船钢板。1985年德国迪林根厂在4800mm厚板轧机前面增建5500四辊厚板轧机，这是当今世界最强大的一台特宽厚板轧机。总的来说，从60年代中期到80年代，世界中厚板轧机的发展动向，主要集中在建设先进的厚板轧机、淘汰落后的旧轧机和小规格的轧机上，增加轧机的能力(提高产量、劳动生产率、产品质量

7、、产品精度等)、提高竞争力是这个时期的显著特点。80年代厚 板轧机的研究重点转向各项工艺新技术、控制系统和相应的技术装备的开发。其中一些先进的控制技术和装备从热轧带钢轧机移植过来，如步进式加热炉，钢板的厚度、宽度和板形控制技术，板形控制轧机，轧制线的过程控制计算机系统等，现代化的四辊厚板轧机以高精度、高刚度、高功率、大转矩为显著特点。1.5 研究内容和研究方法本设计的研究内容和研究方法是应用所学过的力学、机械设计、轧钢机械设计等知识，计算轧制力能参数，并对轧机主传动系统、平衡系统、压下装置等进行设计和对主要零件进行强度校核。2 传动方案评述与选择2.1 方案选择轧机主传动装置作用是将电机的运动

8、力矩传递给轧辊。一般由减速机、齿轮座、连接轴和联轴节等部件（图2.1）或由电机通过连接轴直接传动轧辊（图2.2）。在轧钢机中确定是否采用减速机的一个重要条件就是比较减速机及其摩擦损耗的费用是否小于低速电机与告诉电机之间的差价。一般如果轧辊转速大于200-250r/min，则不用减速机，在可逆式轧钢机上为了易于实现可逆转也往往不用减速机。由于所设计的是四辊可逆式厚板轧机为了易于实现逆转不采用减速机。所设计的厚板轧机若采用单辊驱动即只传动下辊，上辊则靠下辊摩擦带动，这种结构无需齿轮机座和上辊平衡装置，采用交流电机虽结构简单但轧制力较小不能满足较大轧制力需求，所以驱动方式不宜选用单辊驱动。当工作辊轧

9、辊辊头承受不了轧制力矩时采用支承辊驱动而一般采用工作辊驱动，设计厚板轧机采用双工作辊驱动方式。654321 图2.1 中厚板轧机主传动方案一56421 1电机 2电动机联轴节 3齿轮座 4连接轴 5工作辊 6支承辊 图2.2 中厚板轧机主传动方案二采用双工作辊驱动可以用单电机通过齿轮座将电机传来的力矩分配给双工作辊。另外一种方式就是采用单独的电机分别驱动上下工作辊。所设计的轧机所需电机功率较大不宜采用齿轮座采用双电机驱动方式。综上，可知所选传动方案如图2.2。2.2 方案评述方案二和方案一比较优点有：没有减速器（齿轮座）传动效率提高；减少了传动系统的飞轮力矩；加快了启动、制动过程提高了轧机效率

10、，机械设备重量减轻占厂面积减少，电机直接带动易于实现反转。2.3 电机选择主传动电机也可分为交流电机和直流电机两种。直流电动机优点有：启动力矩大，平稳，电器特性好，操作方便，在一定范围内可以无级变速。当主传动采用大型交流电动机时，需增设一套微调装置以便于换辊，而且交流电机需要变频调速造价高。直流电机调速方便，造价低。综上所述选择直流主电机。2.4 连接轴选择在主传动装置中，连接轴是非常重要的部件，它将电机的运动和力矩传递给轧辊。在轧钢机中常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿式接轴等。确定连接轴类型主要根据轧辊调整量、联轴允许倾角和传递扭矩等因素有关。万向接轴的允许倾角较大传递扭矩也较

11、大，梅花接轴和联合接轴允许倾角较小一般用于轧辊调整量不大的轧机，齿式接轴倾角较小但在高速下运转平稳可靠一般用于轧辊调整量不大速度较高的轧机。本设计的厚板轧机对轧辊的调整量较大连接轴倾角有时达到8°10°故采用万向连接轴。本设计中选用十字轴式万向接轴，其具有传动效率高、传递扭矩大、传动平稳、润滑条件好、噪音低、使用寿命长、允许倾角大(10°15°) 、适用于高速运转等优点。2.5 轧辊轴承选择热带钢连轧机采用的轴承，主要有滚动轴承和液体摩擦轴承。滚动轴承摩擦系数小、工作可靠、安装拆卸方便，广泛用于四辊轧机的工作辊上。本设计采用四列圆锥滚子轴承，因为这种轴承

12、可承受轴向以不需采用推力轴承。为了便于换辊，轴承在轴颈上和轴承座内均采用动配合(e8.f8)。由于配合较松，为防止对辊颈的磨损，要求辊颈硬度为HRC=3236。同时应保证配合表面经常有润滑油。3 轧制力能参数的计算3.1 轧制力的计算3.1.1 轧制规程原始参数 钢种Q235，原料规格35mm×1900mm×2500mm，成品规格14mm×1900mm×6250mm，压下规程见表3.1。表3.1 压下规程轧制道次N轧前厚度 h0(mm)轧后厚度h1(mm)压下量 (mm)轧制温度t()轧制速度v(m/s5522721610401

13、.9432117410002.324171529602.325151419202.713.1.2 轧辊主要尺寸的选择1、工作辊及支承辊辊身长度选择 L=bmax+a1 (3.1) 式中 L辊身长度，mm；bmax所轧钢板最大宽度，bmax=1900mm；a视钢板宽度而定，当bmax=10002500mm 时，a=150200mm。代入式(3.1)得L= 2100 mm，考虑到其他原料尺寸及工作辊和支承辊关系，工作辊辊身长度取 L1=2350 mm，支承辊辊身长度取L2=2250 mm。2、工作辊和支承辊参数选择(1) 工作辊和支承辊直径选取由文献1可知，对于四辊厚板轧机L1/D1=3.05.2

14、，D2/D1=1.52.2。将L1=2350代入得：D1=452783mm选取D1=740mm 。D2/D1的选择主要取决于工艺条件。当轧件较厚时，由于要求要较大的工作辊直径，故选较小的D2/D1比值。D2=740×(1.52.2)=11101628mm选取D2=1250mm。对于四辊轧机，为减少轧制力，尽量使工作辊直径小些。但工作辊最小直径受辊颈和轴头的扭转强度和轧件咬人条件的限制。轧辊的工作直径D1应满足： D1 (3.2)式中 最大咬入角，由文献1可知最大咬入角=1520°； h压下量，mm。代入式(3.2)得D1(132.65234.78)mm可知工作辊直径满足咬入

15、条件。3、轧辊辊颈尺寸d的确定使用滚动轴承时，由于轴承外较大，辊颈尺寸不能过大，一般选 d=(0.50.55)D。=(0.50.55) ×740=370407mm=（0.550.55）×1250=625688mm考虑轴颈和轴头的扭转强度因素，取=440mm，=800mm。3.1.3 轧制力的计算 热轧钢板采用采利科夫公式计算1Pm=k式中 Pm平均单位压力，MPa； 考虑摩擦对应力状态的影响系数； k金属变形阻力，MPa。1、计算外摩擦的影响系数由文献1可得计算外摩擦公式如下 l = (3.3) =×100% (3.4) = (3.5)式中 l接触弧水平投影长度，

16、mm； R轧辊半径，R=370mm；轧件与轧辊的摩擦系数，查文献1取=0.3；压下量，mm；压下率；系数；轧前厚度，mm。代入式(3.3)、式(3.4)、式(3.5) 表3.1数据计算得各数据见表3.2。表3.2 各道次外摩擦影响系数轧制道次l(mm)(%)154.414.0822.861.28247.124.7122.221.31338.475.7719.051.36427.208.1611.761.27519.2411.546.671.12根据变形程度和系数查文献1得各道次见表3.2。2、变形阻力的确定由文献1可知hm=(h0+h1)/2 (3.6)当<2时采用粘着理论计算平均变形速

17、度 =ln (3.7)当>2时采用滑动理论计算平均变形速度 = (3.8)式中 hm轧制前后轧件的平均高度，mm。平均速度，s-1； v1轧件出口速度，m/s；、轧前轧后厚度，mm；轧辊的圆周线速度，单机架轧制不考虑前滑值，m/s；v1轧件出口速度，m/s；代入式(3.6)、式(3.7)式(3.8)数据得相关数据见表3.4。表3.4 各道次变变形阻力轧制道次hm(mm)l/ hm(s-1)K(MPa)(MPa)1311.766.510.97910298.8582241.969.150.977114.4111.7693192.0211.490.967146141.1824161.710.0

18、30.879146128.334514.51.339.390.767143.6110.141由文献1可知 = K (3.9)式中 变形阻力，MPa；K变形程度影响系数，查文献1得各道次见表3.4；当=30%时，不同温度变形速度下变形阻力，查文献1得各道次 见表3.4，MPa。代入式(3.9)数据得各道次见表3.4。3、轧制力计算由文献1可知计算轧制力公式如下Pm= k=1.15 (3.10)P= Pm F (3.11)F=l (3.12)式中 、轧制前、后轧件的宽度，=1900mm；Pm单位平均压力，MPa；F接触面积，mm2。P轧制力，kN；代入式(3.10)、式(3.11)、式(3.12)

19、数据得各道次轧制力见表3.5。表3.5 各道次轧制力P道次12345Pm(MPa)145.52168.37220.81187.43141.86F(mm2)10337989528730935168036556P(kN)15043.7115073.8316139.679686.385185.833.2 轧辊力矩的计算1、四辊轧机无张力轧制工作辊受力分析双工作辊驱动四辊轧机轧辊受力见图3.1，由文献1得计算轧制力公式如下 MK=MZ+MR+Mf1 (3.13) MZ=P·a (3.14)MR=R·c (3.15)Mf1=F·1 (3.16)图3.1 双工作辊传动四辊轧机

20、轧辊受力图式中 MK驱动一个工作辊力距，N·m； MZ轧辊上的轧制力矩，N·m； Mf1轧辊轴承处摩擦力矩，N·m； MR支承辊对工作辊的反力对工作辊的力矩，N·m；P轧制力，kN； a轧制力力臂，mm； R支承辊对工作辊的反力，kN； c反力R对工作辊的力臂，mm；F工作辊轴承处反力， kN；1、2工作辊和支承辊轧辊轴承处摩擦圆半径。 1=，2=。 (3.17)式中 d1、d2工作辊和支承辊轴颈直径，mm； 轧辊轴承摩擦系数，由文献1知=0.004；代入式(3.17)数据得 1=0.88 mm，2=1.6 mm。2、力臂计算(1) 计算a由文献1可知a

21、= (3.18)= (3.19)=arcos（1/D1） (3.20)式中 不考虑张力轧制时轧制力作用点对应的轧辊中心角；咬入角；力臂系数，由变形程度和系数查文献1可得。代入式(3.18)、式(3.19)数据并查文献1可得到各道次力臂a见表3.6。表3.6 各道次力臂a道次12345（o）0.4920.4880.490.4950.493（o）a (mm)26.7722.9918.8513.339.48（2）计算c由文献1可知R= (3.21)c=mcos+ (3.22)=arcsin (3.23) =arcsin (3.24)式中 工作辊与支承辊连心线与垂直线夹角； e工作辊轴线相对于支承辊轴

22、线偏移距一般e=510mm，取e=8mm； 轧辊连心线与反力R的夹角； mR力在工作辊与支承辊接触处偏离一滚动摩擦力臂的距离，m=0.10.3mm；取m=0.2mm；代入式(3.323.24)数据得=，=，c=1.266mm。(3) 计算各道次轧制力矩由文献1可知F=Rsin(+) (3.25)MK=2MK式中 MK驱动两个工作辊所需的力矩。代入式(3.133.16)，式(3.21)、式(3.25)数据得各道次轧制力矩见表3.7。表3.7 各道次轧制力矩道次12345P(kN)15043.7115073.8316139.679686.385185.83R (kN)15044.6115074.7

23、316140.639686.965186.14F(kN)164.25164.58176.22105.7656.62MZ(N·m)402720.12346547.35304232.78129119.4549161.67MR(N·m)19046.4819084.6120434.0412263.696565.65Mf1(N·m)144.54144.83155.0793.0749.83MK(N·m)421911.14365776.79324821.89141476.2155777.15MK(N·m)843822.28731553.48649643.78

24、282952.42111554.34 主电机容量选择4.1 初选电机由文献1可知 nw= (4.1) = (4.2) Mer=9550 (4.3)式中 nw稳定轧制时工作辊转速度，r/min；最大轧制功率，kW；Mer初选电机额定静力矩，kN·m；Ner初选电机功率，kW；ner初选电机转速，r/min。代入式(4.1) 表3.1数据得到各道次稳定轧制时工作辊转速。nw1=40 r/min nw2=50 r/min nw3=60 r/min nw4=60 r/min nw5=70 r/min由表3.7及各道次稳定轧制时工作辊转速数据代入式4.2得=2040.77kW初选电机功率Ner

25、=2000kW，选电机型号E1800-1100，电机转速ner=065/120r/min。代入式(4.3)数据得Mer=293846.15 N·m4.2 主电机力矩主电机上的力矩由四部分组成，即 MD=式中 MD主电机力矩，kN·m； MZ轧辊上的轧制力矩，kN·m； Mf附加摩擦力矩，即轧制时由于轧制力作用于轧辊轴承、传动机构及其它转动件中的摩擦而产生的附加力矩，kN·m； Mkon空转力矩，即当轧机空转时，由于各转动件的重量产生的摩擦力矩及其他阻力距，kN·m； Mdon动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件或减速所引起的惯性力所产生的力矩，

26、kN·m； Mf2各转动零件推算到主电机轴上的附加力矩，kN·m；电动机至轧辊之间的传动效率，此设计中= (4.4)i电动极和轧辊之间的传动比，此设计方案电机直接驱动轧辊，i=1；查文献5得=0.990.995，=0.98，=0.99代入式(4.4)得=0.9511、计算空转力矩MkonMkon=（0.030.06）Mer=0.05 Mer (4.5)代入式(4.5)数据得Mkon=14692.31N·m2、计算摩擦力矩Mf、静力矩Mj由文献1可知Mf= (4.6)Mf2= (4.7)Mj=MZ+ Mf+ Mkon (4.8)式中 Mj推算到电动机轴上的总静力矩，

27、N·m。代入式(4.6)、式(4.7)、式(4.8)数据得各道次附加摩擦力矩、静力矩见表4.1表4.1 各道次附加摩擦力矩、静力矩道次12345Mf2(N·m)21738.8518846.5416736.357289.522873.90Mf(N·m)21883.3918991.3716891.427283.592923.73Mj(N·m)458486.84399460.47356405.62163452.1173393.193、计算动力矩Mdon由文献1可知Mdon= (4.9)式中 各转动件推算到电机轴上的飞轮力矩，=80173kg·m2；电

28、动机的角加速度，rad/s2。由文献1选取启动时加速度aj=30r/min·s，制动时加速度az=60 r/min·s。可知 启动时角加速度 j=3.14rad/s2 制动时角加速度 z=6.28 rad/s2。代入式(4.9)数据得空载启动阶段动力矩Mdonj=62935.81N·m空载制动阶段动力矩Mdonz=125871.61 N·m4、各阶段、道次主电机力矩计算由文献1可知各阶段主电机力矩计算公式如下MD1= Mkon+Mdonj (4.10)MD2= Mj+ Mdonj (4.11)MD3= Mj (4.12)MD4= MjMdonz (4.1

29、3)MD5= MkonMdonz (4.14)式中 MD1空载加速启动阶段力矩，N·m；MD2咬入轧件后的加速阶段力矩，N·m；MD3稳定速度轧制阶段力矩，N·m；MD4带有轧件的减速阶段力矩，N·m；MD5抛钢后减速阶段力矩，N·m。代入式4.104.14数据得各阶段、道次主电机力矩见表3.2表4.2 各阶段、道次主电机力矩道次MD1(N·m)MD2(N·m)MD3(N·m)MD4(N·m)MD5(N·m)177628.12521422.65458486.84332615.23111179.3

30、277628.12462396.28399460.47273588.86111179.3377628.12419341.43356405.62230534.01111179.3477628.12226387.92163452.1137580.50111179.3577628.1213632973393.1952478.42111179.34.3 计算各轧制阶段时间计算由文献1可知计算各道次轧制时间公式ty= (4.15)tj= (4.16)tz= (4.17) tw= (4.18)L= （4.19）= （4.20）式中 ty启 动空载阶段所需时间，s；ny咬入轧件是的转速，ny=30r/s；t

31、j咬入后加速阶段所需时间，s；tz带有轧件的减速阶段所需时间，s；np各道次抛钢转速，np =30r/s；tw稳定轧制时所需时间，s；L各道次后轧件的长度，mm；制动阶段所需时间，s。代入式(4.154.20)相关数据得各道次各轧制阶段时间见表4.3。表4.3 各道次各轧制阶段时间道次ty(s)tj(s)tz(s)tw(s)(s)L(mm)110.3330.1671.6530.53240.74210.6670.3331.3510.54166.673110.51.0890.55147.064110.51.3840.55833.33511.3330.6671.2330.56250=（ty +tj

32、+ tz + tw +）+5 （4.21）式中 轧制时间时间间隙，取=0.6s； 图4.1电动机转速和力矩与时间的关系图轧制周期，s。代入式（4.21）数据得=23.71s由表4.2、表4.3数据可得电动机转速和力矩与时间的关系见图4.1。4.4 电机的校核根据以上计算选定电机 型号E1800-1100，功率2000kW×2，转速065/120r/min。1、 过载校核由文献1 Mer= (4.22)式中 Mmax静负荷图上的最大力矩，N·m； K电动机过载系数，可逆运转电机K =2.53.0。由图4.1知 Mmax=521422.65 N·m，代入式(4.22)

33、数据得K=1.77<2.53.0，满足设计要求。2、 发热校核电机反复变速正反转应此对电机进行发热校核，由文献1知Mjun= (4.23)=+ (4.24)式中 Mjun电动机按发热计算出来的等值力矩，N·m。由图4.1数据代入式(4.24)和式(4.23)得Mjun=2.81×105N·m< Mer，满足设计要求。.5 轧辊计算及强度校核四辊轧机支承辊的抗弯系数较工作辊大得多，在轧制时的弯曲力矩决大部分由支承辊承担。在计算支承辊时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。此设计四辊轧机由工作辊传动，工作辊只受扭转切应力，支承辊刚性几乎承受全部弯曲应力，工作辊

34、与支承辊之间存在接触应力。5.1 工作辊强度校核工作辊材料选球墨铸铁，对工作只校核扭转强度，工作辊的扭矩图见图5.1c2350c3096MKMK图5.1 工作辊扭矩图考虑到轧制其他钢种和其他轧制规格，取驱动一个辊最大力矩MK=650kN·m由文献6可知 (5.1)式中 轧辊扭转应力，MPa；矩形截面杆扭转系数；h、b矩形截面杆高、宽，mm。传动端截面近似为矩形b=329mm，h=374mm，h/b=1.14，查文献6可知=0.212，代入式(5.1)得 =24.92MPa。由文献1可知，对于铸铁轧辊，当=350400MPa时，Rb =7080MPa。< Rb，可知工作辊强度满足

35、要求。5.2 支承辊强度校核支承辊材料选合金锻钢查文献1可以知支承辊强度极限=700750MPa，许用应力Rb =140150MPa。支承辊的弯矩图见图5.2，在辊颈的1-1断面和2-2断面处应力集中，两断面的弯曲应力应满足强度条件，断面3-3处弯距最大应校核3-3处弯曲应力。321213c1c1图5.2 支承辊的弯矩图1、1-1断面和2-2断面强度校核由文献1 (5.2) (5.3)式中 、1-1和2-2断面处的弯曲应力，MPa； c1 、c21-1和2-2断面至反力P/2处的距离，mm；c1=(l0L2)/2r (5.4)c2=(l0L2)/2 (5.5)d1-1、d2-21-1和2-2断

36、面直径，d1-1=800mm；d2-2= d1-1+2r (5.6)其中，r为1-1断面处过渡圆角半径，r=90mm。考虑到轧制其他的规格取最大轧制力P=20MN，代入式(5.25.6)得d2-2=980mm c1=415mm c2=505mm=81.05MPa < Rb =53.66MPa< Rb可知断面1-1和2-2满足强度条件。3、校核断面3-3处弯曲应力由文献1 (5.7)式中 3-3断面处弯曲应力，MPa。代入式(5.7)数据得 =70.19MPa< Rb可知3-3断面满足强度条件。5.3 工作辊与支承辊间的接触应力校核四辊轧机支承辊和工作辊之间承载时有很大的接触应

37、力，在轧辊设计及使用时应进行校核计算。1、 校核最大正应力由文献1得公式= (5.8)b= (5.9)式中 最大正应力，MPa；b接触区宽度，mm；q加在接触表面单位长度上的负荷，N/mmq= (5.10)其中，P、PG为轧制力和支承辊重量，支承辊重量由平衡系统承担可以忽略取P=Pmax=20MN；K1、K2与轧辊材料有关的系数；K1=，K2= (5.11)其中，、及E1、E2为两轧辊材料的泊松比和弹性模数。由文献7得=0.3 E1=173Gpa E2=206Gpa代入式(5.85.11)数据得q=9124.08N/mm，K1=1.67×10-6MPa-1 ，K2=1.41×

38、;10-6MPa-1，=1994.41MPa本轧机支承辊辊面硬度HS=5055，由文献1知许用接触应力=20002200MPa。<可知满足接触强度要求。2、校核轧辊内最大切应力为保证轧辊不产生疲劳破坏应满足=0.304 (5.12)式中 轧辊内最大切应力，MPa； 轧辊许用切应力，MPa。代入式(5.12)数据得=606.3MPa，由文献1知=641670MPa，可知轧辊内最大切应力满足强度条件。3、 校核轧辊内最大反复切应力=0.256 (5.13)式中 轧辊内最大反复切应力，MPa。代入式(5.13)数得=510.57，可知轧辊内最大反复切应力满足强度条件。6 机架的强度校核轧钢机架

39、是工作机座的重要部件，轧辊轴承及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架要承受轧制力，必须要有足够的强度和刚度。根据轧钢机型式的和工作要求，轧钢机架分为闭式和开式两种，闭式机架具有较高的强度和刚度，本设计中机架为闭式机架。6.1 机架结构参数选择1、机架窗口宽度四辊轧机机架窗口宽度一般为支承辊直径的1.151.30倍。为换辊方便，换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽510mm。 B=1.151.30D2 (6.1)式中 B机架窗口宽度，mm。代入式(6.1)数据得B=1437.51625mm。考虑到支承辊磨损取机架窗口宽度为，换辊侧1410mm，传动侧1400m。2、机架窗口高度机架窗口高度主要根据轧辊

40、最大开口度、压下螺丝最小伸出端(至少23扣螺纹长度)，以及换辊等要求确定。对于四辊轧机可取H=(2.63.5)(D1+D2) (6.2)式中 H机架窗口高度，mm。代入式(6.2)数据得H=51746965mm，本轧机机架窗口高度取6150mm。3、机架立柱断面尺寸机架立柱断面尺寸是根据强度条件确定的。由于作用于轧辊辊颈和机架立柱上的力相同，而辊颈强度近似地与其直径平方(d2)成正比故机架立柱断面面积(F)与轧辊辊颈的直径平方(d2)有关。在设计时，可根据比值(F/ d2)的经验数据确定机架立柱断面面积，在进行机架强度验算。本轧机机架立柱断面取矩形，断面尺寸F=850×750=637

41、50mm2。6.2 机架的强度计算为简化计算做如下假设：1)每片机架只在上、下横梁的中间断面处受有垂直力R，而且这两个力大小相等、方向相反，作用在同一直线上。2)机架结构对窗口的垂直中心线是对称的，而且不考虑由于上、下横梁惯性矩不同所引起的水平内力。3)上下横梁和立柱交界处(转角处)是刚性的，即机架变形后机架转角仍保持不变。6.2.1 受力分析根据上述假设，机架外负荷河几何尺寸都与机架窗口垂直中心线对称，故可将机架简化为一个由立柱和上、下横梁的中性轴组成的自由框架，如将此框架沿机架窗口垂直中性线剖开，则剖开的截面上作用着R/2垂直力和静不定力矩M1见图6.1。 l1 M1 Rl1/4 l1/2

42、 M1I1 R/2 l2 M2I3 I2 图6.1 矩形自由框弯曲力矩图6.2.2 弯矩计算由文献1可知M1= (6.3)M2=M1 (6.4)式中 R作用在机架上的垂直力，N； P考虑到其他轧制规格下取的最大轧制力，P=20MN； I1机架横梁的惯性矩，mm4； I2机架立柱的惯性矩；mm4I3机架下横梁的惯性矩；l1机架横梁中性线长度，mm；l2机架立柱中性线长度，mm；M2立柱上的弯矩，N·mm。根据轧机具体的结构形状以及各部分尺寸取l1=1400+850=2260mm ，l2=6500+1300/2+628.4=7428.4mm。1、 计算I1机架上横梁断面如图6.2图6.2 机架上横梁断面图上横梁断面的形心轴坐标xc、yc取图6.2所示坐标轴(中心线为y轴下底线为x轴)，可见横梁断面对y轴对称，所以xc=0由材料力学知识F= A1A2 A3 A4 A5 (6.5)S= A1y1 A2y2 A3y3 A4y4 A5y5 (6.6)yc= (6.7)式中 F断面面积，mm2；A1图6.2最大矩形面积，A1=1600×1300 mm2；A2 A5图6.2自下而上各矩形面积，mm2；S断面面积矩，mm3