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文档简介
1、验算500×3三辊型钢开坯机第一机座的下轧辊强度。已知:1)按轧制工艺,该辊K13、K9、K5三个道次同时走钢 ; 2)各道的轧制力:P13 =1100KN , P9=800KN , P5 =600 KN ;3)各道的轧制力矩:M13 = 60.0KN .m , M9 = 30KN.m , M5= 20KN.m ,忽略摩擦力矩;4)轧辊有关尺寸见图所示。其中各道次的辊身工作直径为:D13=340 mm , D9=384 mm , D5=425 mm 轧辊辊颈直径:d=300 mm 辊颈长度l =300 mm,轧辊梅花头外径d1=280 mm,其抗扭断面系数Wn = 0.07d13 。
2、5)轧辊右侧为传动端;6)轧辊材质为铸钢,其强度极限为 b = 5 00 600 MPa;7)轧辊安全系数取 n =5; 8)许用应力 = 0.6。(要求画出轧辊的弯矩图和扭矩图)1)由静力学平衡方程求得轧辊辊颈处的支反力: R1*(286+507+654+353)-P5*(507+654+353)- P9*(654+353)- P13 *(353)=0即:R1 =( 600 *1514+ 800 *1007 + 1100*353)/(286+507+654+353) =1167.94 KNR2= (P5+P9+P13)- R1= (600+800+1100)-1167.94=1332.06K
3、N2)轧辊各位置点的弯矩值: Ma = R1 *300/2/1000 = 1167.94 *0.15 =175.191KN.m Mb= R1 * 286/1000 = 1167.94 *0.286 =334.03KN.m Mc= R1 *(286+507)/1000- P5*507/1000 = 1167.94*0.793-600*0.507=621.98 KN.m或(Mc= R2 *(353+654)/1000- P13*654/1000 = 1332.06*1.007-1100*0.654=621.98 KN.m)Md = R2 *353/1000 = 1332.06 *0.353 = 4
4、70.22KN.m Me = R2 *300/2/1000 = 1332.06 *0.15 = 199.81KN.m 3)绘制弯矩图和扭矩图: 4)轧辊各位置点的扭矩值: 忽略摩擦力矩后,传动侧的扭矩为 Mn =M13+M 9+M5=60+30+20=110.0 KN.m 5)辊身强度计算:三个孔型处的弯曲应力分别为: D5 = Mb /(0.1D53)= 334.03 / ( 0.1×0.4253) = 43.51 MPa D9 = Mc /(0.1D93)= 621.98/ ( 0.1×0.3843) = 109.85 MPa D13 = Md /(0.1D133)=4
5、70.22 / ( 0.1×0.343) = 119.64MPa 6)辊颈强度计算:由支反力的大小和传动端的位置可判定,辊颈的危险断面在传动侧,其弯曲应力为: d = Me /(0.1d3)=199.81/ ( 0.1×0.33) = 74 MPa 危险断面的扭转应力: d = Mn /(0.2d3)=110/ ( 0.2×0.33) = 20.37 MPa 辊颈危险断面的合成应力: d p = (d2 +3d2 )1/2= (74 2 +3×20.372 )1/2 = 81.98 MPa 7)辊头的强度计算: d 1= Mn /(0.07d13)=11
6、0/ ( 0.07×0.283 ) = 71.59 MPa 8)轧辊的许用应力: = b / n = (500 600) / 5 = 100 120 MPa = 0.6 = 0.6×( 100 120) = 60 72 MPa 9)结论:辊身、辊径的应力均小于许用值,所以轧辊受力安全,不合符要求。例题4:在如下图2-3所示的2300二辊热轧板带钢轧机上轧制宽度为1700mm的钢板,最大轧制力9.6MN,最大扭矩0.60MN.m。轧辊辊身直径D=950mm,辊颈直径d=560mm,辊颈长度l=560mm。辊头为梅花头,其梅花头外径d1 = 510mm,抗扭断面系数Wn = 0
7、.07d13。轧辊材质为铸钢,许用应力=100120MPa, = 0.6。校核其轧辊强度。(要求画出轧辊的弯矩图和扭矩图)图2-3 2300二辊热轧板带钢轧机轧辊受力图解:(1)根据静力平衡,由板带轧机受力可得两端轴承座的支反力: (2)画出轧辊的弯矩和扭矩图 (3)辊身轧辊中部的弯矩计算: 从辊身弯矩图可知,辊身中部的弯矩最大值为: 辊身中部的弯曲应力为: (4)辊颈根据弯矩和扭矩图知,传动侧辊颈受弯矩和扭矩的作用,其弯矩值为: 对应的弯曲应力为: 传动侧辊颈所受扭矩: 对应的扭转应力为: 由于轧辊材质为铸钢,按第四强度理论计算弯扭合成应力: (5)辊头轧辊传动侧辊头只承受扭矩,其扭转应力为
8、: (6)轧辊许用应力: =100120MPa, = 0.6=6072 MPa (7)结论:辊身、辊颈和辊头的应力均小于许用应力值,所以轧辊受力安全,合符设计要求。 (1分)例题5: 在2700mm二辊式热轧机上轧制宽度为2050mm的钢板,最大轧制力为15MN,最大扭矩0.74MN.m。轧辊直径D=1060mm,辊颈直径d=600mm,辊颈长度l=580mm,辊头为梅花头,截面模数Wn=0.07d13,直径d1=520mm。轧辊材质为铸钢,许用应力=120MPa, = 0.6。校核其轧辊强度。(要求画出轧辊的受力图,弯矩和扭矩图。)例题6:验算600×3三辊型钢开坯机第一机座的下轧
9、辊强度。已知:1) 按轧制工艺,该辊K13、K9、K5三个道次同时走钢 ;2) 各道的轧制力:P13 =1000KN , P9=800KN , P5 =600 KN ;3) 各道的轧制力矩:M13 = 65KN .m , M9= 35KN.m , M5= 30KN.m ,忽略摩擦力矩;4) 轧辊有关尺寸见图所示。其中各道次的辊身工作直径为:D13=340 mm , D9=384 mm , D5=425 mm;轧辊辊颈直径:d=300 mm,辊颈长度l =300 mm,轧辊梅花头外径d1=280 mm5) 轧辊右侧为传动端;6) 轧辊材质为铸钢,其强度极限为 b= 500 600 MPa;7)
10、轧辊安全系数取 n =5; 8) = 0.6例题7:试计算某车间90/200200四辊冷轧机的轧辊强度。轧辊尺寸如图2所示,轧制带钢宽度=150mm,压下量=0.4mm,工作辊材质为9Cr,=833MPa;支撑辊材质为40Cr,=686MPa;轧机采用工作辊传动,轧制压力P=313.6KN,最大张力T=1.96KN。(工作辊辊径处张力引起的弯曲力矩按照一侧张力等于零,零一侧为最大的特例来计算。查表得,40Cr的接触许用应力=2000MPa,=610MPa)图2-4 90/200200四辊冷轧机轧辊尺寸图解:(1)计算支撑辊强度 支撑辊辊身中部的弯曲力矩 支撑辊辊身处弯曲应力 辊身的安全系数 支撑辊辊颈处弯曲力矩 支撑辊辊径处弯曲正应力 支撑辊辊颈处的安全
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