开题报告-1780热连轧四辊可逆粗轧机三维结构设计及分析

1、燕山大学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：1780热连轧四馄可逆粗轧机三维结构设计及分析学院（系）：里仁学院年级专业：轧钢-12-3班学生姓名：指导教师：完成口期：3月16廿(-)综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.1选题的背景及意义采用轧制成型法来生产钢板材，具有生产率高、板厚规格多、生产过程 连续性强、易于实现机械化自动化等诸多优点。早期，我国依靠从国外大规 模引进冷轧、热连轧技术，随着国内各高校以刚才生产企业对轧制技术研究 与实践经验的丰富，现以成形了一套成熟轧制技术1。国外发展出的无头轧制技术，利用薄板坯连铸连轧的生产线，将铸造较 长铸坯进行精轧，且轧后进行剪切，在精

2、轧机组中形成有限的无头连轧，适 合于稳定生产薄规格的带钢2-3 o德国开发出基于薄板坯连铸连轧技术的无 头轧制技术，通过提高铸坯的拉速，使连轧机和连铸机的速度得到匹配，实 现板料的连铸连轧。现代热连轧技术发展主要集中在对板形、厚度精度及板料表面质量控制 等，因此，这对轧机设备性能及质量稳定性、可靠性有更高要求，对轧机系 统高精度要求也越来越高，四辘轧机作为板带材生产的主耍设备，对产品精 度起着不可忽视的作用4。现代屮厚板轧机越来越趋于大型化、精密化、自动化，以满足钢板控制 轧制技术的要求，能够生产高强度的合金板。采用热装炉吋燃耗已降至0.6 x 109j/t以下，及高刚度(2kn/mm以上)的

3、现代化中厚板轧机，大大超过口 木和美国现有屮厚板轧机性能，生产高质量、高性能屮厚板创造了有利条件 (5-6|o因此，本课题选择对热连轧四辘可逆粗轧机结构进行设计与分析，对提 高其工作可靠性因素进一步研究。该课题对提高热连轧设备的应用，具有深 远的社会价值与经济效益。1.2轧钢机械设备的发展与应用现状随着国内钢材总产量逐年的捉高，对轧钢设备的能力也逐渐由向大型 化、高速化、连续化、自动化的发展方向，以满足钢材生产能力需求。对于 大型化轧机设备，一方而是增加卷重，例如热连轧卷重可以达45吨，冷连 轧卷重最高可达60吨，伴随坏料增重，相应的需要捉高对加热设备、轧机 设备、运输设备等能力。另一方面，加

4、人轧制速度，提高生产效率，热连轧 速度达到30米每秒，冷连轧机达到41.5米每秒，线材轧制速度甚至更高。 自动化控制及采用计算机技术在线监测轧机设备运行状态，实施输出检测信 号，是目前很多大型钢企的发展方|hj7-8o屮小型企业轧机设备也逐渐向新工艺、新结构、高效率、大卷压下的方 向迈进。目前，我国有了一批自行设计装备大型轧钢机械设备，如1150万 能板坯初轧机、2300冷轧机、4200特厚板轧机等轧辘设备9,同时，国 内还装备了诸多屮小型轧钢机械设备，奠定了我国轧钢生产需求。但是，通过国外先进轧机设备相比，国内轧钢设备无论在高速化、自动 化、连续化方面，还是在设备性能或节能、环保方面都还存在

5、加人差距10。 因此，继续有针对性地将现有的轧钢设备进一步加以改造与更新，研究新轧 钢工艺与设备，也是我们现在迫切面临的问题。随着市场经济的发展，追求质量、品种、效益将是中厚板轧机今后和发 展的方向，以宽厚板为主，并有很高的强度，加大轧制力和主传动电机容量。 为保证板坯加热的均匀性，使得轧制的钢板尺寸和性能均匀一致11|。以四 辘轧机代替粗轧机，发挥四辘精整线轧机的能力，提高产品的质量。图1.1典型的轧机设备轧机设备的工作原理：轧件通过两和对旋转的轧楹以压力进行加工，使 其产生塑性变形，称为轧制工艺过程。轧机通过工作辘来完成这一过程，工 作辘包含有旋转和移动两种运动。前者靠摩擦力进行轧制运动，

6、由轧机主传 动实现；控制轧件的变形程度，由轧机压下装置实现。因此，轧机设备的关 键部件是对其辘系部件的设计，保证其运行中精确的精度，另一方面，机架 良好的结构稳定性，要求槻系在运行中刚度满足要求12-130二、研究的基本内容，拟解决的主要问题本文研究对象是1780热连轧四馄可逆粗轧机的三维结构设计及关键部 件分析，本文研究的主要内容如下：(1) 通过查阅国内外四馄轧机设备相关资料，设计原始数据要求，对 四馄轧机的工作原理及结构方案进行确定。1 压下装置2机架3工作棍系4机座5连接轴6支撑棍系图1.2四辘轧机结构示意图(2) 银系的设计与计算，主要包含轧辘结构类型、轧银材料、轧鶴尺 寸参数计算、

7、轧辘轴头轴承室的设计、轴承选型及寿命计算。(3) 下压装置的设计，机架部件设计等关键部件设计。(4) 运用solidworks三维绘图软件建立四银轧机的三维实体模型，在 solidworks中进行装配轧机模型，且检查零部件之间是否发生干涉，然后完 成四辘轧机的cad出图，包含装配图及关键零部件出图。(5) 将轧银及机架三维建模分别导入ansys软件进行有限元分析，模 拟分析其在轧制力矩和轧制力的作用下，轧辘与机架的应力分布及变形量情 况，并根据模拟结果对其进行结构改进与优化。三、研究步骤、方法及措施课题研究的主要步骤及方法：(1) 确定课题后，需查阅国内外热连轧四馄轧机设备的相关文献资料,了解

8、热连轧设备的工作原理，结构特点及应用情况，现阶段此类设备存在的 问题，并提出相关改进及优化方案，为木课题的开展奠定理论基础。（2）根据设计要求，参考现有设备的结构特点，完成四银轧机的总体 方案设计。（3）运用现有的机械设计与材料轧制成型工艺基础知识，完成对四辘 轧机的轧银零件设计、轴承选型、压下装置设计等计算与校核。（4）通过solidworks软件对四辘轧机的各非标零件进行三维建模，对 标准零件进行选型，然后整体设备的装配,且检查零部件之间是否发生干涉。（4）应用cad软件完成四银轧机的工程出图。（5）应用ansys软件进行对轧觀与机架的进行冇限元分析，模拟分析 其在轧制力矩和轧制力的作用下

9、，其应力分布及变形量,并对结构进行优化。eu、研究工作进度时间安排进度安排2丿j 10日3月15日收集课题相关文献资料，完成开题报告的撰写；3 月 15 h3 月 31 h初步确定四馄轧机的结构方案，并开始熟悉 solid works > ansys及cad软件的熟悉使用;4月01 h4.月10 r关键部件的设计计算，确定如馄系、轴承、压 下装置、机架等部件，设计说明书的攥写4 月 11 h4 月 20 h完成四馄轧机各零件的三维建模，标准零件的 选型，并在solidworks软件屮完成装配。4月20 h4月30日完成四馄轧机的cad装配图及各关键零件的cad出图；5月1日5月10日用a

10、nsys软件对轧鶴及机架进行有限元分析， 并进行论文部分的撰写。5月11 h5月20 h对说明书进行修改完善，图纸的修改检查；5月20日6月1日准备答辩相关工作准备五、主要参考文献i 濮良贵，纪名刚.机械设计第8版m北京:高等教育岀版社，2005 王怀民，四辘热轧机的有限元动力学分析；2009.3:13-153 邹家祥.轧钢机械m北京:冶金工业出版社,2010:151-172;177-1844 孙占刚，韩志凌等.轧机闭式机架的有限元分析及优化设计j.冶金设 备,2014, 3:8-115 turner m j, clough r w ,martin h c, topp l j , stiffn

11、ess and defletion analysis of complex structures. journal of aeronautical ciences,2006,23:805-8246 l chefneux, j fischbach and gouzou, etal. study and industrial control of chater in cold rollingj. iron and steel engineer.2014,61(11 ):17-26.7 巩云鹏，田万禄,张伟华，黄秋波.机械设计课程设计科学出版社,20108 成大先.机械设计手册第5.卷.m.北京：机

12、械工业出版社，20129 刘鸿文.材料力学第4版.m.北京:高等教育出版社,201310 程靳.理论力学第7版m北京:高等教育出版社,2009ii courant r. variational methods for the solution of problems equilibrium and vibrators. bulletin of american mathematical society, 2011,49:1 -2312 黄庆学,肖宏,孙斌煜,轧钢机械设计,冶金工业出版社，2015.6, 22-3113 孙志辉，邹家祥，何汝迎等.2030板带冷连轧机的振动分析j.北京科 技大学学报,2007年12月增刊.61