轧钢机械装备及其智能化技术 课件全套 马立峰 第1-10章 绪论 -卷取机与开卷机

第一章绪论轧钢机械装备及其智能化技术1.1.1轧钢机械轧钢机械或轧钢设备主要指：由原料到成品整个轧钢工艺过程中使用的机械设备。

轧钢机主机列：使轧件产生塑性变形的机器（轧钢车间类型）轧钢机械

轧钢车间辅助设备：飞剪、矫直机、卷取机、辊道等中厚板生产线1.1轧钢机械及其分类1.1轧钢机械及其分类1.1.2轧钢机的分类一、按用途分

初轧机/板坯轧机：主要用于轧制钢锭、方坯、板坯开坯机

钢坯轧机：将大钢坯轧成方坯型钢轧机轨梁轧机：用于轧制重轨大型轧机：生产大型方钢、圆钢、工字钢、槽钢、钢轨中型轧机：生产中型方钢、圆钢、工字钢、槽钢、角钢、钢轨小型轧机：生产小型方钢、圆钢、角钢线材轧机：生产线材1.1轧钢机械及其分类1.1.2轧钢机的分类一、按用途分

热轧板带轧机

冷轧板带轧机单张生产钢板轧机成卷生产宽带钢轧机：生产1.0~1.5mm带钢/钢板成卷生产窄带钢轧机：生产0.02~4mm带钢箔带轧机：生产0.0015~0.012mm箔带钢厚板轧机：生产4~50mm的厚钢板宽带钢轧机：生产1.2~16mm的带钢叠轧薄板轧机：生产0.3~4mm薄带钢1.1轧钢机械及其分类1.1.2轧钢机的分类一、按用途分

热轧无缝钢管轧机

冷轧无缝钢管轧机：生产φ5~500mm薄壁管特殊用途轧机车轮轧机：轧制铁路用车轮圆环一轮箍轧机：轧制轴承环及车轮轮箍钢球轧机：轧制各种用途的钢球周期断面轧机：轧制变断面轧件齿轮轧机：滚压齿轮丝杠轧机：滚压丝杠400自动轧辊机：生产φ27~400mm钢管140自动轧辊机：生产φ70~140mm钢管168连续轧辊机：生产φ80~168mm钢管1.1轧钢机械及其分类二、按轧辊在工作机座中的布置形式分

二辊轧机

三辊轧机

三辊劳特轧机

四辊轧机PC轧机CVC轧机

偏五辊轧机S轧机

轧辊水平布置

1.1轧钢机械及其分类二、按轧辊在工作机座中的布置形式分

五辊泰勒轧机

六辊轧机HC轧机

偏八辊轧机

十二辊轧机

二十辊轧机

十八辊轧机

行星轧机轧辊水平布置

1.1轧钢机械及其分类二、按轧辊在工作机座中的布置形式分

立辊轧机

四辊万能轧机

六辊万能轧机

万能轨梁轧机轧辊垂直布置

斜辊穿孔机

菌式穿孔机

盘式穿孔机

三辊穿孔机轧辊倾斜布置

1.1轧钢机械及其分类二、按轧辊在工作机座中的布置形式分

三辊延伸轧机

钢球轧机

三辊周期断面轧机轧辊倾斜布置车轮轧机

齿轮轧机轧辊具有其他不同布置形式

1.1轧钢机械及其分类三、按轧机的布置形式分a-单机架式；b-双机架式；c-列横列式；d-二列横列式；e-三列横列式；f-集体驱动连续式；g-单独驱动连续式

1.1轧钢机械及其分类三、按轧机的布置形式分

h-半连续式；i-串列往复式；j-布棋式1.1轧钢机械及其分类1.1.3轧钢辅机的分类

剪切类：

平行刀片剪切机；斜刀片剪切机；圆盘式剪切机；飞剪机；

热锯机；飞锯机矫直类：压力矫直机；辊式矫直机；斜辊矫直机；张力矫直机；

拉伸弯曲矫直机卷取类：带钢卷取机；棒线材卷取机运输翻转类：辊道；推床；冷床；回转台；悬挂输送机、输送链；翻钢机打捆包装类：打捆机；包装机表面清理加工类：修磨机；火焰清理机；酸洗机组镀锌（锡）机组；

清洗机组第2章

轧辊与轧辊轴承

2.1轧辊

2.2轧辊轴承2.1轧辊轧机轧制时载荷大，并且交变频繁，关键承载部件易损坏工作辊系断辊轧机必须具备高刚度、长寿命、高可靠性一、轧钢机及轧辊介绍轧辊按轧机类型分：板轧机轧辊和型钢轧机轧辊；板带轧机轧辊：轴向呈圆柱形；热轧辊：呈微凹状；冷轧辊：呈微凸状。轧辊的结构：由辊身、辊颈和轴头三部分组成。二、轧辊的类型与结构辊身辊颈轴头轴头辊颈梅花轴头万向轴头双键槽轴头圆柱形轴头带平台轴头型钢轧辊辊身刻有轧槽；轧辊的结构：由辊身、辊颈和轴头三部分组成。梅花轴头万向轴头双键槽轴头圆柱形轴头带平台轴头二、轧辊的类型与结构辊颈轴头轧钢机轧辊按轧机类型可分为哪几种？为什么热轧辊一般微凹状，冷轧辊则呈微凸状？答：按轧机类型分为板带轧机轧辊和型钢轧机轧辊。热轧辊一般呈微凹状，当受热膨胀时，可保持较好的板型；冷轧辊则呈微凸状，当受力弯曲时，可保持较好的板型。辊身：直接与轧件接触，使轧件发生塑性变形；辊颈：安装在轴承中，通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架；轴头：与连接轴相连，传送轧制扭矩。四辊轧机：工作辊：平衡力、弯辊力

支承辊：轧制力二、轧辊的类型与结构三、轧辊的尺寸参数轧辊名义直径D、辊身长度L、辊颈直径d和辊颈长度l1.轧辊名义直径和辊身长度（1）板带轧机轧辊bmaxa/2a/2LD辊身长度：L=bmax+a

式中：a=100～400mm。辊径：二辊轧机：辊径根据咬入条件及轧辊强度确定；四辊轧机：工作辊直径：尽量小，受辊颈和轴头的扭转强度和咬入条件限制；支承辊直径：决定于刚度和强度要求。

15-22°三、轧辊的尺寸参数（1）板带轧机轧辊bmaxa/2a/2LD四辊轧机：工作辊直径：尽量小，受辊颈和轴头的扭转强度和咬入条件限制；支承辊直径：决定于刚度和强度要求。（2）型钢轧机轧辊特点：有孔型；名义直径(公称直径)是轧机的标称参数。轧辊直径：公称直径、工作直径：

DLDg

辊身长度：孔型的配置、轧辊的抗弯强度和刚度。Dg

－轧辊的工作直径；

∆h

－压下量；α

－

咬入角。

三、轧辊的尺寸参数辊颈轴头（2）型钢轧机轧辊

DLD1

辊身长度：孔型的配置、轧辊的抗弯强度和刚度。

初轧机L=(2.2~2.7)D型钢粗轧机L=(2.2~3.0)D型钢精轧机L=(1.5~2.0)D三、轧辊的尺寸参数辊颈轴头2.辊颈直径d和辊颈长度l辊颈尺寸与所用的轴承形式有关。滚动轴承，按下式选取：d=（0.5～0.55）D式中：d－辊颈直径；D－辊身直径；

l/d=0.8～1。DddlLl三、轧辊的尺寸参数3.轴头尺寸：辊头尺寸指的是轧辊传动端的尺寸。梅花轴头：d1=d

-（10～15）mmDddlLld1d1三、轧辊的尺寸参数型钢轧机轧辊与板带轧机轧辊的尺寸参数确定过程有何不同？答：型钢轧机轧辊：先确定辊身直径，再确定辊身长度；

板带轧机轧辊：先确定辊身长度，再确定辊身直径。板带轧辊型钢轧辊4.各种轧辊的重车率每次重车量：0.5～5mm；重磨量：0.01～0.5mm轧辊从开始使用直到报废，其全部重车量与轧辊名义直径的百分比称为重车率。三、轧辊的尺寸参数5.轧辊材质的选择综合考虑轧机特点、轧辊工作条件、各类轧辊材质特性、轧辊设计、原用轧辊的主要失效形式等诸多因素。常用轧辊材：●合金锻钢热轧轧辊：55Mn2，55Cr，60CrMnMo，60SiMnMo冷轧轧辊：9Cr，9Cr2，9CrV，9Cr2W，9Cr2Mo，60CrMnV，80CrNi3W●合金铸钢●铸铁：普通铸铁、合金铸铁和球墨铸铁。

采用不同铸型又分：半冷硬、冷硬、无限冷硬三、轧辊的尺寸参数型钢轧机轧辊与板带轧机轧辊的受力特点有何不同？答：型钢轧机轧辊辊身长度上都布置有许多轧槽，轧辊的外力（轧制压力）可看成集中力；板带轧机轧辊所受轧制力不能看成集中力，可看成是沿轧件宽度均布载荷，并且左右对称。板带轧辊型钢轧辊1、有槽轧辊的强度校核轧辊的外力近似地看成集中力。辊身计算弯曲，辊颈计算弯曲和扭转，轴头计算扭转。

四、轧辊的强度计算

四、轧辊的强度计算

轧辊受力分析：轧制力不能看成集中力，可看成是沿轧件宽度的均布载荷，左右对称。四辊轧机中较多的传动是工作辊，支承辊计算辊身中部和辊颈断面的弯曲应力，工作辊计算传动端的扭转，有弯辊时要考虑弯曲应力。板带轧机轧辊四、轧辊的强度计算安全系数一般取5弯曲弯曲弯曲和扭转弯曲和扭转弯曲和扭转弯曲和扭转扭转扭转四、轧辊的强度计算辊身中央断面的弯曲力矩为：

弯曲应力为：

式中：b－轧件宽度；

辊颈危险断面上的弯矩为：辊颈上的弯曲应力和扭转应力分别为:式中：Mw－抗弯力矩；Mn－扭转力矩；

Ww－抗弯截面系数；Wn－抗扭截面系数；

d－辊颈直径。四、轧辊的强度计算二辊轧机对于钢轧辊，按第三或第四强度理论来计算辊颈处合成应力。根据第四强度理论有：

对于铸铁轧辊，用第一或第二强度理论来计算辊颈处合成应力。

根据第二强度理论有：轴头：矩形截面扭转时的最大剪应力发生于矩形的长边中点处。其计算公式为：

式中：Wn-横截面的抗扭截面系数。

矩形截面的长边长度为a，短边长度为b，式中系数η

随长边与短边长度之比（a/b）的大小而变。

四、轧辊的强度计算二辊轧机工作辊与支承辊间的接触应力

平面应变问题

赫兹接触理论

：压应力半椭圆分布

最大压应力和接触区宽度

q—接触表面单位长度上的负荷

D1\D2\r1\r2—轧辊直径和半径K1、K2—与轧辊材料有关的系数

四、轧辊的强度计算四辊轧机工作辊与支承辊间的接触应力

接触区最大切应力计算

主切应力、反复切应力

A:深度主切应力轧辊不产生疲劳破坏的条件

反复切应力深度四、轧辊的强度计算四辊轧机四、轧辊的强度计算型钢轧机轧辊

辊身计算弯曲，辊颈计算弯曲和扭转，轴头计算扭转板带轧机轧辊二辊轧机

辊身计算弯曲，辊颈计算弯曲和扭转，轴头计算扭转四辊轧机（传动工作辊）支承辊：计算辊身中部和辊颈的弯曲应力工作辊只计算传动端的扭转，有弯辊时要考虑弯曲应力）六、轧辊的变形计算L/2卡氏定理：六、轧辊的变形计算L/2卡氏定理：六、轧辊的变形计算M\Q—任意断面的弯矩和切力；E\G—弹性模量和剪切模量；I\F—惯性矩和断面面积；R—计算轧辊挠度处的外力。将M和Q值代入上式，选取不同的积分上下限，可以得到辊身不同位置的挠度值。辊身中点L/2卡氏定理：六、轧辊的变形计算辊身中点与轧件边缘处挠度差值辊身中点与轧辊边缘处挠度差值式中：K—截面系数K=10/9L/2卡氏定理：2.2轧辊轴承一、轧辊轴承的工作特点轧辊轴承是轧机的主要部件之一，轧辊轴承的工作特点：（1）工作负荷大。通常轧辊轴承的单位压力比一般用途的轴承高2～5倍，甚至更高。而PV(单位压力和线速度的乘积)值是普通轴承的3～20倍。（2）运转速度差别大。线材轧机的速度可达140m/s以上，而有的轧机轧制速度仅有0.2m/s。（3）工作环境恶劣。热轧时有冷却水和氧化铁皮飞溅，而且温度高；冷轧时的工艺润滑剂与轴承润滑剂容易相混。因此，对轴承的密封损失有较高的要求。2.2轧辊轴承二、轧辊轴承的类型轧辊轴承分滚动轴承和滑动轴承两大类。轧辊轴承在径向尺寸受限制，承受很大的轧制力，所以在轧机上使用的滚动轴承多采用多列滚子轴承。滚动轴承类型：双列球面滚子轴承、四列圆锥滚子轴承和多列圆柱滚子轴承。滚动轴承的特点：刚性大、摩擦系数较小、但抗冲击性能差、外形尺寸大。2.2轧辊轴承2.2轧辊轴承1、四列圆柱滚子轴承特点：径向承载能力高，刚性好，制造精度高，旋转精度高，极限转速较高，相同承载能力下该类型轴承剖面尺寸较小；其内圈无挡边、可分离，并能与轴承外组件互换装配；该类型轴承不能承受轴向负荷，须与其它轴向定位轴承配套使用。2.2轧辊轴承2、四列圆锥滚子轴承特点：主要用来承受以径向负荷为主的径向与轴向联合负荷。轴向游隙的大小对轴承能否正常工作关系很大。四列圆锥滚子轴承可承受较大的径向载荷，但极限转速较低，主要用于重型机械，尤其在轧钢机上广泛应用。2.2轧辊轴承3、调心滚子轴承特点：由双滚道内圈，球面滚道外圈，双列球面滚子及保持架构成。外滚道中心与轴承中心一致，具有自动调心功能，可以补偿与轴承座之间的安装误差或轴挠曲使内外圈产生的倾斜。其能够承受较大的径向载荷，一定的双向轴向载荷。对于受重载荷或振动的场合特别适用。2.2轧辊轴承4、滚动轴承的密封是指在线轴承的防漏、防水、防尘及防变质。常用非接触式迷宫密封：利用动静配合体产生曲折通道使流体产生涡流而难于泄漏。径向轴承——动迷宫和静迷宫；推力轴——外挡圈和锁紧螺母。2.2轧辊轴承3、滚动轴承寿命计算根据轧辊尺寸选择合适的轴承型号，计算轴承的使用寿命:轴承当量动负荷径向载荷与轴向载荷的关系●一般带材轧机：●低精度中、小型板带轧机：●

板带轧机：●对称断面型钢轧机：●不对称断面型钢轧机：

二、轧辊轴承的类型滑动轴承：液体摩擦轴承和开式滑动轴承。其中液体摩擦轴承又分为动压轴承、静压轴承和动静压轴承。开式滑动轴承又分为开式金属瓦轴承和开式非金属瓦轴承。与普通滑动轴承和滚动轴承比较，动压轴承有以下特点：（1）摩擦系数小，在稳态工作时摩擦系数为0.001～0.005。（2）承载能力高，对冲击载荷敏感性小。（3）适合在高速下工作。（4）使用寿命长，在正常使用条件下，其寿命可达10-20年。（5）体积小，结构紧凑。2.2轧辊轴承1、动压油膜轴承油膜形成过程：1）轴开始转动，轴颈与轴承直接接触，处于干摩擦状态，轴处于下方。图a、b2）轴的转速增大，吸2.2轧辊轴承入轴承轴承间的油量增加，形成油楔，油膜压力形成，转动中，动压力与轴承径向载荷相平衡轴颈中心偏移达到稳定值。图c3）轴转速继续增大，轴颈中心向轴承中心移动。图d应用：转速变化不大的不可逆轧机2、静压油膜轴承通过专门的液压系统提供高压油，压力大于40MPa，靠油的静压使轴颈悬浮在轴中。静压油膜轴承有较高的承载能力，寿命比动压轴承更长。3、动静压油膜轴承极限速度（约为1.6m/s）、启动、制动的情况下，静压系统投入工作；而在高速、稳定运转时，轴承呈动压工作状态。静压系统压力70～140MPa。2.2轧辊轴承第三章轧辊调整、平衡及换辊装置轧钢机械装备及其智能化技术一、轧辊调整装置的类型轧辊调整装置的作用：（1）调整辊缝，以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺寸及产品精度。（2）在生产线上，调整轧辊与辊道水平面间的相对高度位置，在轧机上，调整各机座间轧辊的相对高度位置，以保证轧制线高度一致。（3）在型线轧机上，调整轧辊轴向位置，以保证轧辊对准孔型。（4）在板带轧机上要调整轧辊的轴向位置或径向位置，目的是改变辊形来控制板形。3.1轧辊调整装置的类型一、轧辊调整装置的类型轧辊调整装置的分类：（1）上辊调整装置——压下装置：手动、电动、液压、电-液联合。（2）下辊调整装置。（3）中间辊调整装置。（4）立辊调整装置。（5）特殊轧机调整装置。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置上辊手动调整装置类型：a斜楔调整方式；b直接传动压下螺丝调整方式；c圆柱齿轮传动压下螺丝调整方式；d蜗轮蜗杆传动压下螺丝调整方式。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置中辊手动调整装置三辊型钢轧机，按照轴承衬的磨损程度调整轴承的上瓦座，保证辊颈与轴承衬之间的合适间隙。结构：斜楔机构4(调整量小)，压紧H形瓦座5。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置中辊手动调整装置三辊型钢轧机，按照轴承衬的磨损程度调整轴承的上瓦座，保证辊颈与轴承衬之间的合适间隙。斜楔机构，压紧H形瓦座。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置下辊手动调整装置1、压上螺丝式：调整量大，但易受水与氧化铁皮的浸蚀，需较好的密封2、斜楔式轧辊重车后，用于快速对准轧制线，采用液压马达驱动的纵楔式下辊调整机构。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置辊缝对称调整装置指轧制线固定不变，上、下工作辊的中心线相对于轧制线同时分开或同时靠近。螺杆-齿轮-斜楔3.1轧辊调整装置的类型组成：电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等。按轧辊调整距离、速度及精度分类：快速电动压下、慢速电动压下3.2电动压下装置（一）、快速电动压下装置不“带钢”压下，压下速度大于1mm/s，多用于可逆式热轧机。可逆热轧机的工艺特点：轧辊快速、大行程、频繁的调整；不“带钢”压下对压下系统的要求：采用惯性小的传动系统；有较高的传动效率和工作可靠性；有克服压下螺丝阻塞事故的措施。3.2电动压下装置圆柱齿轮-蜗轮副联合传动减速比i=9.8；压下电机：2台直流电机，功率150/300kW；转速480/960r/min;压下速度：20~40mm/s差动机构3：保证压下螺丝同步运转或单独调整。蜗轮副：i=50，22kW，n=650r/min克服电磁联轴节在大负荷时打滑；可以处理压下螺丝阻塞事故。两侧压下螺丝同步运转——联轴节；单独调整——差动电机3.2电动压下装置圆柱齿轮-蜗轮副联合传动实现两侧压下螺丝单独或同步压下低速传动链——降低传动系统转动惯量设置原因：初轧机、板坯轧机和厚板轧机的电动压下装置行程大、速度快、动作频繁，不“带钢”压下。目的：为了解决由于卡钢、“坐辊”或压下螺丝超限提升而无法退回的阻塞事故，在初轧机、板坯机和厚板轧机设置了压下螺丝回松装置。回松力按每个压下螺丝最大轧制力的1.6~2.0倍考虑。3.2电动压下装置（二）、压下螺丝的回松装置“坐辊”就是压下系统使两轧辊快速压靠，轧辊接触后产生弹性变形，弹性变形的两轧辊相互产生一个反弹力，使压下螺丝与螺母“咬死”，电动机达到堵转力矩后，被迫停转。工作过程：双臂托盘2上的液压缸5升起→托盘6和压盖7→下半离合器8提起→与上半离合器2结合→工作缸3→上半离合器2的双臂回转→强迫压下螺丝旋转。阻塞力矩只由工作缸和离合器承担，并不通过压下装置的传动零件。这就使压下装置的传动零件可以按小得多的空载压下力矩设计，使其结构更紧凑。——压下螺丝的自动旋松：主要产生在初轧机上，由此影响辊缝开度并影响轧件的精度，产生轧件的厚薄不均。

1）原因：压下螺丝螺距过大，螺蚊升角大于或接近螺纹的自锁角，无自锁性。

2）解决方法：

——适当加大压下螺纹直径，tgα=h/πd，减少螺纹升角，增加自锁能力。但过大的直径引起轧机尺寸过于庞大也应予以考虑。

——增大压下螺纹球面垫直径与开孔直径d4,d3，从而加大摩擦力矩。此外选用适当的润滑剂，也可解决压下螺丝的旋松问题。用于板带轧机上，又称为板带轧机电动压下装置。特点：（1）轧辊调整量小。最大10~25mm（2）调整精度高，调整精度都应在带钢厚度公差范围之内。（3）经常处于“频繁的带钢压下”的工作状态。（4）压下装置必须动作快，灵敏度高。（5）轧机轧辊的平行度的调整要求严格，两个压下螺丝严格同步运行外，还可以单独调整。3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置速比最高1500~2000主要结构形式：1）、两级蜗杆传动特点：传速比大、结构紧凑、传动效率低，造价高。适合结构受限制的板带轧机。3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置2）、圆柱齿轮—蜗轮副可将圆柱齿轮和蜗轮蜗杆放在一个箱体内。特点：传动效率提高，成本低。多用于热轧板带轧机。3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置总传动比i=54电磁离合器3000N.m回松机构i=503.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置3）、行星齿轮电机轴与压下螺丝同轴配置，三级行星齿轮传动压下螺丝，整个传动装置与立式电机与压下螺丝一起上下移动。特点：传动效率高，可消除压下螺丝花键中的滑动摩擦损失，结构紧凑，转动惯量小，加速时间短，压下调整灵活，适合用于精轧机组。

为了控制板厚偏差，压下装置设置粗调和精调两部分。粗调—给定初始辊缝精调—轧制过程中及时对辊缝进行微量调整。1、电动双压下装置：粗调和精调都由电动机通过机械减速来传动压下螺丝，惯性力较大，无法满足高精度板厚公差的要求。（四）、

双压下装置2、电-液双压下装置：1）、第一种粗调：电动压下精调：液压缸9→齿条6→扇形齿轮5和7→压下螺母8→压下螺丝上下移动2）、第二种粗调：电动压下精调：液压缸——AGC3、快速响应电-液压下装置：组成：阀控缸式动力机构；控制系统；液压站。特点：（1）响应速度快（2）减少了占地空间。（3）实现了压下装置检测机构的简单化。（4）提高了油缸的工作寿命。（5）便于维护，提高了油缸的抗冲击特性。（6）具有高控制性和易调整性。

（五）、

轧机的压下螺丝与压下螺母（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（1）压下螺丝螺纹外径确定●压下螺丝的强度校核压下螺丝常用材料：45号和55号锻钢，在轧制力很大的冷轧薄板轧机上，也可以选用合金钢，如40Cr、40CrMo及40CrNi等；压下螺丝的安全系数。通常选用：n≥6。（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（1）压下螺丝螺纹外径确定●压下螺丝的强度校核压下螺丝的螺纹形式单头锯齿形螺纹——常用梯形螺纹——冷轧板带轧机（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（2）压下螺丝的尾部形状设计●压下螺丝的尾部形状选择带花键的尾部：——上辊调节距离不大的轧机，薄的板带及中小型钢和线材轧机镶有青铜滑板的方形尾部——上轧辊调节距离大的初轧机、板坯轧机及厚板等大型轧机（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（2）压下螺丝的尾部形状设计●压下螺丝的端部形状选择凸形——球面铜垫处于拉应力状态，极易碎裂凹形——自位性好，能防止青铜止推垫块产生拉应力，提高了青铜垫块的使用寿命，减少了有色金属的消耗。（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母二、压下螺母的结构尺寸设计（1）压下螺母的形式及材质的选用●材质：高强度的铸造铝青铜如ZQAl9-4或铸造铝黄铜如ZHAl66-6-3-2等材料●形式a-单级螺母；b单镶套螺母；c-双镶套螺母；d-通冷却水螺母；e-在铸铁套上浇铸青铜并通有冷却水的螺母1-压板；2-横梁；3-套；4-水套降低成本高强铸铁改善散热条件小型轧机（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母

（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母二、压下螺母的结构尺寸设计（2）压下螺母高度H和外径D的确定压下螺丝的内径、螺距和螺纹形状确定压下螺母的●压下螺母高度H的确定按挤压强度确定：计算出螺纹圈数Z后，按经验公式预选H[p]=15~20MPa,H=(1.2~2)d（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母二、压下螺母的结构尺寸设计（2）压下螺母高度H和外径D的确定压下螺丝的内径、螺距和螺纹形状确定压下螺母的●压下螺母外径D的确定按挤压强度确定：p——压下螺母接触面上的单位压力P1——压下螺母上的最大作用力，D——压下螺母外径D1——压下螺丝通过的机架上横梁孔的直径[p]——压下螺母材料的许用挤压应力按经验公式确定DD=(1.5~1.8)d（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母三、转动压下螺丝的功率计算克服转动摩擦静力矩（压下螺丝与螺母的螺纹间及压下螺丝端部枢轴与垫块间由于在垂直力P1的作用下所产生的）和动力矩（启动加速度所产生的）（1）压下摩擦力矩的计算●压下机构稳定运转时：最大摩擦静力矩：M1——压下螺丝的枢轴端部与止推垫块之间的摩擦力矩；

M2——压下螺丝与螺母螺纹间的摩擦力矩.1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母计算M1

P1——作用在一个压下螺丝上的力（压下螺丝的轴向力），——止推垫块与枢轴间的摩擦系数；d3——压下螺丝端部枢轴间的直径。新的压下螺丝与止推垫块时，用

而经跑合后用

计算M2压下取“+”，提升取“-”——压下螺丝与螺母间的摩擦角

——压下螺丝与螺母的螺纹升角d2——压下螺丝与螺母的螺纹中径1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母最大静力矩最大轴向力P1的计算●空载压下Q——平衡力G——被平衡部件的总重量K——平衡系数1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母最大静力矩最大轴向力P1的计算●带钢压下P——总轧制力●卡钢时将静力矩换算到电机轴上，电动机轴上的静力矩：i——压下装置传动机构的总传速比；——压下装置传动机构的总传动效率1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母（2）动力矩的计算——压下机构传动系统中的总的飞轮矩——电动机的角加速度——电动机额定转速——电动机从静止启动到额定转速时所需要的时间转换到电动机轴上的动力矩（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母（3）压下电动机转动功率计算N——压下电动机的转动功率；——压下电动机的额定转速，r/min；——压下电动机的额定功率（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母辊缝的调整均由带位移传感器的液压缸来完成。特点：（1）快速响应性好，调整精度高。下表为液压压下与电动压下动态特性比较。（2）过载保护简单可靠。（3）采用液压缸压下可以根据需要改变轧机当量刚度，实现对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”轧制，以适应各种轧制及操作情况。（4）较机械传动效率高。（5）便于快速换辊，提高轧机作业率。3.3液压压下装置压下液压缸在轧机上的配置方案有“压下式”和“压上式”两种形式。压下式3.3液压压下装置压下液压缸3和平衡架9由平衡液压缸1通过拉杆悬挂在机架顶部；压下液压缸与支承辊轴承座间有一组垫片5，其厚度可按照轧辊的磨损量调整，这样可避免过分增大液压缸的行程。液压缸上部的T型槽内，装有弧形垫块2；压下液压缸的缸体平放在上支承辊轴承座6上压下液压缸在轧机上的配置方案有“压下式”和“压上式”两种形式。压下式3.3液压压下装置活塞直径为965mm，最大行程10mm，最大作用力为12.5MN。液压压下系统采用MOOG73控制伺服阀，其额定流量57L/min（压力为7MPa时），最大工作压力21MPa。压上式为了调整轧制线和尽量减小液压缸的工作行程，液压缸下面装有两级蜗轮副传动的电动压上机构。直流电动机的功率为75kW，转速515r/min,两级蜗轮的速比分别为i=4.13和i=25，压上速度32mm/s。工作行程121mm，最大行程为180mm.3.3液压压下装置目的：为了消除轧制咬钢过程中，因工作机座中有关零件间存在间隙所引起的冲击现象，改善咬入条件，防止工作辊与支承辊之间产生打滑现象。类型：弹簧式；重锤式；液压式；弹性胶体3.4轧辊平衡装置弹簧式平衡装置特点：结构简单、造价低、维修简便，但平衡力是变化的，仅用于上辊调节高度在50～100mm的中、小型型钢及线材等轧机上。

在安装弹簧时其最小预紧力Pymin为:Pymin=G+Pmin式中G——被平衡零件的重力,；Pmin——弹簧的最小过平衡力,N，Pmin=(0.2~0.4)G。3.4轧辊平衡装置重锤式平衡装置特点：1、工作可靠操作简单，调整行程大；2、磨损件少，易于维修保养；3、机座的地基深，增加了基建投资；4、平衡重锤易产生很大的惯性力，造成平衡系统出现冲击现象，影响轧件质量。原理：重锤12所产生的平衡力由支杆4通过上轴承座的凹槽A传于轴承座3，使上轧辊系得到了平衡。3-4-6-7；7-9-8-123.4轧辊平衡装置a-1150mm初轧机上轧辊重锤式平衡装置;b、c-1150mm初轧机上轧辊平衡装置的止动闩板1-压下螺丝；2-止推垫块；3-上轴承座；4-支杆；5-立柱中滑槽；6-绞链；7-支梁；8-杠杆9-拉杆；10-调整螺母；11-螺杆；12-重锤；13-滑板；14-闩板；15-立柱液压式平衡装置优点：①结构紧凑，适于各种高度的上轧辊的平衡；②动作灵敏，能满足现代化的板厚自动控制系统的要求；③在脱开压下螺丝的情况下，上辊可停在任何要求的位置，同时拆卸方便，因此加速了换辊过程；④平衡装置装于地平面以上，基础简单、维修方便、便于操作。缺点：①调节高度不宜过高，否则制造、维修困难；②需要一套液压系统，增加了设备投资。类型：单缸式、四缸式、五缸式、八缸式3.4轧辊平衡装置单缸式：原理：上轧辊通过放在上横梁上的一个平衡液压缸1进行平衡，而旁边的小液压缸2用来平衡上连接轴。适用于轧辊调节高度达、辊身长的大型二辊初轧机。3.4轧辊平衡装置四缸式：原理：上轧辊通过安装在两个压下螺丝两侧共4个柱塞缸4进行平衡。柱塞缸通过拉杆11和轴承座10来对上轧辊实现平衡。适用于上辊调节距离大的各种大型轧机，其柱塞行程可达1230mm。3.4轧辊平衡装置3.4轧辊平衡装置五缸式：四辊中厚板轧机结构：上支承辊：大液压柱塞缸1，通过平衡横梁2、拉杆3以及下勾梁4，进行平衡。上工作辊：下工作辊轴承座中的4个小液压柱塞缸5来实现平衡。3.4轧辊平衡装置3.4轧辊平衡装置五缸式：四辊中厚板轧机特点：液压缸数量少，简化了轴承座的结构；换辊时柱塞缸1固定不动，加速了换辊过程；柱塞缸在机座顶部，可以防止氧化铁皮和冷却水浸入缸体内部，改善了柱塞缸1的工作条件。缺点：笨重，机座高度高。八缸式：用于四辊冷轧机。结构：上支承辊：下支承辊轴承座内的4个大柱塞缸4下工作辊：下工作辊轴承座内的4个小柱塞缸5。特点：8个柱塞缸均放在各自的两轴承座之间，布置紧凑：增设了一个更大的柱塞缸用于更换支承辊，也可以称为九缸式平衡装置。3.4轧辊平衡装置平衡力的选择和计算●二辊轧机上辊的平衡力：Q——平衡系统中产生的最小平衡力，G——被平衡件的重力。K——平衡装置中的过平衡系数，=1.2～1.5。液压平衡时：n——平衡缸数量；p——平衡缸工作压力，dg——平衡缸的直径

3.4轧辊平衡装置平衡力的选择和计算●四辊轧机上支承辊的平衡力：Q——平衡系统中产生的最小平衡力，G——被平衡件的重力。K——平衡装置中的过平衡系数，=1.2～1.5。

3.4轧辊平衡装置●四辊轧机上工作辊的平衡力包括：上工作辊部件重力、上支承辊的重力、万向接轴的重力。四辊可逆式轧机，防止轧辊在启动、制动及反转时，工作辊与支承辊产生打滑现象，上工作辊的平衡力Q应保证上工作辊压向上支承辊的压力R，R——上工作辊压向上支承辊的压力；μ——工作辊与支承辊间摩擦系数；——分别为主传动辊与被动辊的直径（工作辊传动时，工作辊为主传动辊而支承辊为被动辊，否则相反），（GD2）b——被动辊飞轮力矩，——主传动辊角加速度

3.4轧辊平衡装置摩擦力矩动力矩●四辊轧机求得：上工作辊平衡力为：式中：

上工作辊平衡系统被平衡件重力（上工作辊部件、上支承辊及接轴的重力）3.4轧辊平衡装置1、轧辊的轴向调整作用：（1）在型钢轧机中使两轧辊的轧槽对正；（2）在初轧机中使辊环对准；（3）在有滑动衬瓦的轧机上，调整瓦座与辊身断面的间隙；（4）轴向固定轧辊并承受轴向力；（5）在CVC或HC板形控制轧机中，利用轧辊轴向移动机构完成调整轧辊辊形的任务。3.5轧辊轴向调整及固定●轧辊不经常升降的轧机和张力减径轧机a、b用穿孔过机架的螺栓来实现轧辊的轴向调整。螺母从侧面通过轴承座凸缘或利用压板轴向压紧轴承座。c

左右拉杆和调整螺母采用正反扣螺纹，只要转动调整螺母，拉杆缩短或伸长时轴承座即可向一侧或另一侧移动。3.8轧辊轴向调整及固定a、b-用螺栓来实现轧辊的轴向调整；c-双栓杆系统

3.5轧辊轴向调整及固定1-工作辊轴承座;2-工作辊轴向移动液压缸;3-位置传感器;4-翻转液压缸;5-工作辊;6-滚轮;7-机架;8-支承块;9-销子;10-导套轴向移动液压缸2的缸体与支承块8一体2、轧辊的轴向固定开式轧辊轴承需要两侧固定；使用滚动轴承和油膜轴承时，只能在一侧（通常在操作侧）进行固定，另一侧为自由端。连轧机：液压压板将支承辊和工作辊轴承座轴向固定在机架上。3.5轧辊轴向调整及固定图3-41支承辊轴承座轴向固定图3-42工作辊轴承座轴向固定1-支承辊轴承座；2-挡板；3-液压缸；4-机架

1-工作辊轴承座；2-挡板；3-液压缸；4-机架；5-平衡缸按换辊速度分类：一般换辊装置和快速换辊装置●一般换辊装置吊车、带附加装置的吊车、吊车整体更换工作机座、滑架和小车换辊1、用吊车直接换辊机型：横列式布置的开式机架及立轧机座2、用带附加装置的吊车换辊A套筒式换辊装置

（新旧同时）BC形钩式换辊装置

（先撤旧的，后装新的）——四辊轧机的支承辊3.6换辊装置a-套筒式换辊装置；b-C型钩式换辊装置1-吊车主钩；2-吊车副钩；3-C型钩；4-套筒2、用带附加装置的吊车换辊C带平衡重锤式的套筒换辊装置手轮10、车轮11改变平衡重锤5的位置，使套筒和工作辊1的中心线处于同一水平位置；锁紧手轮8带动水平斜楔7和垂直斜楔6使重锤固定于套筒体上。3.6换辊装置1-工作辊；2-吊钩支座；3-套筒本体；4-弹簧

；5-平衡重锤；6-垂直斜楔；

7-水平斜楔；8-锁紧手轮；9-螺母；10-移动手轮；11-车轮3、用吊车整体更换工作机座的换辊方法用于：小型型钢、线材连续或半连续式现代化轧机及钢管张力减径机组特点：换辊速度快4、用滑架和小车换辊A滑架式换辊装置换辊滑架1通过钢丝绳2、定滑轮4用吊车/卷扬机提升时，滑架连同被更换的轧辊部件从机架中拉出到滑轨3上3.6换辊装置1-滑架；2-钢丝绳；3-滑轨；4-定滑轮；9-卷扬机卷筒；11-电动机4、用滑架和小车换辊B小车式换辊装置螺杆推进机构；其他形式：链条、齿条或液压。c图，换辊时间：45mind图，换辊时间：30min（两个平行的滑轨）3.6换辊装置5-螺杆；6-旧工作辊部件；7-新工作辊部件；8-螺母；10-轨道；11-电动机；12-传动装置●快速换辊装置横移式快速换工作辊装置、中厚板轧机横移式快速换辊装置、回转式快速换辊装置、热连轧机精轧机机座支承辊换辊装置1、横移式快速换工作辊装置3.6换辊装置●快速换辊装置横移式快速换工作辊装置、中厚板轧机横移式快速换辊装置、回转式快速换辊装置、热连轧机精轧机机座支承辊换辊装置1、横移式快速换工作辊装置3.7换辊装置a-小车从轧辊间开往轧机旁；b-等待进行换辊；c-将旧轧辊对从机座中拉出；d-横移新工作辊对；e-将新工作辊对推入机座中1-旧工作辊对；2-机架；3-小车轨道；4-新工作辊对；5-小车；6-工作辊轨道；7-横移滑道；8-车体；9-横移液压缸压下装置移开10和18平齐推拉机构将下工作辊拉出A上工作辊落下打开通过升起带动下工作辊，通过落在10上，被升起通过●快速换辊装置2、中厚板轧机横移式快速换辊装置工作辊换辊装置：电动推拉+横移小车快速换辊支承辊换辊装置：电动小车推拉式结构3.6换辊装置●快速换辊装置2、中厚板轧机横移式快速换辊装置工作辊换辊装置：电动推拉+横移小车快速换辊支承辊换辊装置：电动小车推拉式结构3.7换辊装置换辊小车横移小车车体、电机、减速机等组成，通过电机带动减速机齿轮齿条在横移小车的换辊轨道行走由两个液压缸8、9，横移摆动轨道5、12和横移固定轨道4、13组成上层：工作辊换辊辊道中层：横移摆动和固定轨道下层：支承辊换辊轨道3、回转式快速换辊装置地面-回转机构1-回转台2-两组平行轨道3（新、旧轧辊）。换辊时：推拉机构传动装置10-齿条11-推拉机的推拉杆12-挂钩13-5旧工作辊对-回转台2-回转机构1“回转180o”—新工作辊对14正好对准机架窗口，随即由推拉机构将其拉入到工作机座中。横移式和回转式快速换辊装置的特点比较：横移式结构简单，工作条件好（传动机构在地平面以上），可以一机多用，不足之处是换辊速度稍低于回转式。回转式全部机构均在地平面以下，对正常生产操作无影响。换辊速度快，但结构复杂，工作条件差（冷却水及杂质易于浸蚀），维修困难（在地下），因此造价高投资大，多用于一些高生产率、经常换辊的连轧机的精轧机座之中。4、热连轧机精轧机机座支承辊换辊装置小车1作为支承辊轴承座支座架于两机架的下横梁上，只有换辊时才被液压缸拉出来。换辊时：液压缸4-升起升降轨道3，与连接梁5平齐，然后将车体1和支承辊部件一起升起，离开机架下横梁；液压缸10带动，将旧支承辊拉出；液压缸10带动，将新支承辊推进第四章轧钢机主传动装置第4章

轧钢机主传动装置

4.1轧钢机主传动装置的功用与组成

4.2连接轴

4.3联轴器

4.4齿轮机座和主减速器

4.5轧机主传动系统的扭矩振动

4.1轧钢机主传动装置的功用与组成4.1轧钢机主传动装置的功用与组成轧钢机主机列由工作机座、主传动装置和电动机组成。主传动装置的作用是将电动机的转动传递给工作机座的轧辊，使其以一定的速度和输出扭矩转动，实现对金属的轧制。轧钢机主传动装置的基本构成包括：联轴器、减速器、齿轮机座、连接轴等组成。1-工作机座；2-联接轴及平衡装置；3-齿轮机座；4-主联轴器；5-减速器；6-电动机联轴器；7-交流同步电动机4.1轧钢机主传动装置的功用与组成如果轧制速度较高，可以取消减速器，由电动机通过齿轮箱驱动轧辊，或者采用单电机传动方式，由两台电动机分别直接传动两个轧辊。这样的传动方式可以降低传动系统的飞轮力矩和传动消耗，提高轧机的动力性能。1-工作机座；2-联接轴及平衡装置；3-齿轮机座；4-电动机联轴器；5-双电枢直流电动机4.2连接轴连接轴类型允许倾角/（°）主要特点十字铰链万向接轴滑块式8～10传递扭矩大、耐冲击负荷、有色金属材料消耗多、维修量大。十字轴式8～12传递扭矩大、易于标准化、维修方便。梅花接轴1～1.5价格便宜，冲击振动大，易于更换、仅用于横列式轧机联合接轴1～1.5两种不同万向节的组合，使用两端不同形式的轴头。齿式接轴弧面齿形接轴约6一般1～3传动平稳、传递扭矩大、使用寿命长、易于标准化、维修方便。4.2连接轴4.2.1连接轴的类型和用途连接轴是与轧辊联接的传动部件，其作用是将由齿轮机座或减速器或者直接由电动机传来的运动和力矩传递给轧辊。轧钢机常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴和齿式接轴。轧钢机联接轴的类型和用途4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.1滑块式万向接轴的结构

滑块式万向接轴的结构如图所示，主要由扁头、叉头、销轴（方轴）和滑块等4个零件组成。1—扁头2—叉头3—销轴4—滑块4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.1滑块式万向接轴的结构叉头位于接轴体的两端，叉头和接轴体可以做成一体的，也可以分开制造，然后采用静配合的键连接。当接轴较长时，叉头与接轴体分开制造比较合理，因为当叉头破坏时可以单独更换，并且制造方便。接轴两端的叉头直径分别受到齿轮机座中心距和轧辊重车后最小中心距的限制，靠轧辊一端的叉头直径应比重车或重磨后的最小轧辊直径小，而靠齿轮机座一端的叉头，由于径向空间较大，允许比轧辊端的叉头直径做得大一些，以保证过载时，人字齿轮轴的扁头不致破坏。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.1滑块式万向接轴的结构

接轴铰链的主要结构尺寸是叉头直径D、径向镗孔直径d和扁头厚度c。这些结构尺寸通常可按轧辊最小直径Dmin

的比例关系确定：轧辊端的叉头直径：D=(0.85～0.95)Dmin

叉头的镗孔直径：d=(0.48～0.50)D；扁头厚度：c=(0.25～0.28)D；扁头长度：l=(0.415～0.50)D；接轴体直径：d0=(0.50～0.60)D；4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.1滑块式万向接轴的结构

叉头端面两股间的距离a要比半月形滑块的宽度b稍大些，以便于安装和拆卸。接轴两端铰链中心线之间的长度L，由接轴最大允许倾角α和上轧辊在最高提升位置时上轧辊中心线与上齿轮轴（或电动机）中心线之间的距离来确定。的大小取决于联接轴的布置形式。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.1滑块式万向接轴的结构

在开式机架的轧钢机中，为了便于从机架窗口上面换辊，可以采用侧向移动拆装的万向接轴。由于在叉头镗孔中间没有凹槽，所以镗孔比较简单，但是贯穿螺栓会大大削弱叉头的强度，使接头传递扭矩降低。1-叉头2-扁头3-贯穿螺栓4-滑块4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.1滑块式万向接轴的结构

为了提高接轴叉头强度，可以对叉头的结构加以改进。采用叉头两股间带筋板的铰链，叉头镗孔从两侧各镗一段，中间留有一定厚度的筋板将叉头的两股连在一起，筋板两侧各有两块半月形滑块，与镗孔垂直的中间销轴是两块拼合的，圆角不宜过小，否则将产生过大的应力集中。1-叉头2-扁头3-半月形滑块4-圆柱面青铜块4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.2滑块式万向接轴的润滑

目前润滑方式主要是人工定期加注润滑油和采用自动润滑油装置两种。另外，采用密封油包包覆和内存润滑剂的方式也可以较好地解决润滑问题。润滑剂可用润滑脂或润滑油。润滑脂润滑的滑块式万向接轴万向接轴润滑脂自动润滑装置4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

A、带有切口的扁头强度计算带有切口的扁头承受由滑块方面传来的载荷，其表面的单位压力可近似地认为呈三角形分布。其合力P的作用点位于三角形的重心，即距离外表面b/3的地方。带切口的扁头受力简图合力P可按下式计算：M—接轴传递的扭矩；b0—扁头的总宽度；b—扁头一个交叉的宽度。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

合力P对于危险断面Ι-Ι将产生弯曲力矩Mb和扭转力矩Mk，其大小分别等于

x—合力P对于断面Ι-Ι的弯力臂—万向接轴的倾角；—接轴铰链中心至断面Ι-Ι的距离。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

断面Ι-Ι中的弯曲应力和扭转应力分别为

S—扁头的厚度；

η—计算矩形断面的抗扭断面系数所使用的系数，与比值有关；

合成应力b/S11.523460.2080.3460.4930.8011.151.7894.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

B、闭口式扁头的强度计算用向量M表示接轴传递的总扭矩，可以将其分解为两个分力矩力矩对扁头起扭转的作用，而力矩则起弯曲的作用

合成应力断面Ι-Ι中的弯曲应力和扭转应力分别为闭口式扁头计算简图4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

C、叉头强度计算叉头的每个叉股承受滑块传来的压力，在垂直于扁头的断面A-A上，压力近似地认为按三角形分布。合力P的作用点位于距铰中心线b1/3的地方，其中b1是一个叉股的宽度。合力P的大小等于叉头强度计算简图4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

在叉头的叉股上取任意一个断面Ι-Ι，其上将作用有下列力矩和力：(1)对该面中性线的弯曲力矩

x1和y1为Ι-Ι断面中性线的坐标x—力P的弯曲力臂，其大小等于4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

(2)拉力N—断面Ι-Ι相对于断面A-A的倾角；—断面Ι-Ι的倾斜角(3)对该断面y-y轴的弯曲力矩Myy(4)对该断面的扭转力矩Mk4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

在上述力和力矩的综合作用下，断面Ι-Ι中的最大应力将发生在EF线上的B点或是E和F点。（1）在EF线上，由弯曲力矩Mxx产生的弯曲应力为

—对轴线x-x的断面系数。（2）由力N产生的拉应力F—断面Ι-Ι的断面积4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

由力矩在E点或F点所产生的弯曲应力

—对轴线x-x的断面系数。（4）在B点将发生最大扭转应力，其值为

—断面Ι-Ι的B点处抗扭断面系数。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

B点处的合成应力,将弓形叉股化成面积相等的梯形，则1—1断面的抗弯断面系数可近似地按下式计算：断面B点的抗扭断面系数可按下式计算：r——弓形弧的半径；h——弓形面的高度。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

B点处的合成应力：E及F点的合成应力：叉股断面4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

D轴体强度计算由于倾角的存在，接轴体在工作过程中，除承受扭转作用外，还承受弯曲作用。当倾角不大时，则弯矩值较小，可略去不计。轴体中的剪力按下式计算：当≤4°时，

当＞4°时，

—接轴体的最小直径4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

E万向接轴的许用应力和安全系数万向接轴是轧钢机的重要部件，接轴的安全系数应大于轧辊的安全系数。由于万向接轴传递的力矩很大，而其径向的结构尺寸受到轧辊直径的限制，因此，其安全系数通常只能达到5。万向接轴的许用应力为—材料的抗拉强度，MPa；n—安全系数，最小安全系数不应小于5。4.2连接轴4.2.2滑块式万向接轴4.2.2.3滑块式万向接轴强度计算

E、万向接轴的许用应力和安全系数采用现代有限元计算分析软件，对滑块式万向接轴的插头和扁头的应力分布、滑块的磨损状况进行了分析，从而能够有针对性进行万向接轴的设计。扁头有限元模型加载图扁头Mises应力分布图叉头Mises应力分布图4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.1十字轴式万向接轴的优点

采用现代有限元计算分析软件，对滑块式万向接轴的插头和扁头的应力分布、滑块的磨损状况进行了分析，从而能够有针对性进行万向接轴的设计。（1）在回转直径相同的情况下，比滑块式万向接轴能传递更大的扭矩。最大的传递扭矩高达5000～8300kN.m。（2）由于采用滚动轴承，传动效率可达98.7%～99%，节能效果显著。（3）由于滚动轴承的间隙小，接轴传动平稳，噪音低。（4）润滑条件好，做到不漏油，省去润滑系统，减少了维修费用。（5）一次使用寿命可达1～2年以上。（6）允许倾角可达10°～15°。（7）适用于高速运转，为提高轧制速度创造了条件。（8）有利于标准化、专业化生产，降低成本。4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.2十字轴式万向接轴的结构

十字轴式万向接轴铰链，由两个共轭的叉头、十字轴和装在十字轴轴颈上的滚动轴承等部件组成。

轧钢机用的大型十字轴式万向接轴的结构，根据万向节的连接固定方式的不同，可分为轴承盖固定式、卡环固定式和轴承座固定式。十字轴式万向接轴铰链简图1-叉头2-十字轴4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.2十字轴式万向接轴的结构

钢球轧机上带滚针轴承十字轴的万向接轴带滚动轴承的万向接轴铰链不可逆式万能粗轧机的立辊接轴4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.3主要零件的强度计算十字轴在传递扭矩时，十字轴受集中载荷，断面Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ上的弯曲应力为

十字轴受力图十字轴的材料一般采用铬镍合金钢，如20Cr，并经渗碳或氮化处理。4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.3主要零件的强度计算

轴承座键的强度作用在键侧面的力为

—结合面间的摩擦系数，可取;—螺栓的预紧力。

轴承座受力图键侧面的挤压应力为—键高—键的工作长度允许挤压应力4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.3主要零件的强度计算键的弯曲应力、剪切应力和合成应力许用应力叉头的强度

取Ⅰ—Ⅰ断面进行计算弯曲应力剪切应力叉头受力简图合成应力4.2连接轴4.2.3十字轴式万向接轴4.2.3.3主要零件的强度计算轴承寿命计算万向联轴器的寿命是指十字轴上轴承的寿命，可按经验公式进行计算—额定平均扭矩—材料系数—转速系数—平均转速—倾角系数—合成倾角4.2连接轴4.2.4弧形齿接轴弧形齿接轴是由一对弧形外齿轴套、内齿圈及中间接轴等主要零件组成。弧形齿接轴外轴套的齿顶和齿根表面在齿宽方向（即轴向）均呈圆弧面，并且其齿侧面亦呈圆弧。所以，当外齿轴套与内齿圈啮合时，允许接轴在XOZ和ZOY两个互相垂直的平面内具有倾角。接轴内齿圈与外齿套间的倾角（即接轴铰链的倾角）可达到6°弧形齿接轴1-中间接轴2-密封圈3-联接套

4-球面顶头5-弧形外齿轴套6-内齿圆外齿轴套的齿形示意图4.2连接轴4.2.4弧形齿接轴弧形齿接轴优点：传动平稳，冲击和振动小，有利于提高轧机的轧制速；铰链的密封性和润滑条件好，使用寿命长；换辊时容易对准，装拆简单；铰链制造不需要青铜；当接轴倾角较小时，有较大的承载能力。弧形齿接轴易于实现标准化、系列化生产，从而使接轴的生产和使用更为方便，降低了成本和维修费用。4.2连接轴4.2.4弧形齿接轴随着接轴倾角的增大，轮齿间的接触应力增加，接轴的承载能力显著下降，传动效率降低，磨损加快，使用寿命缩短。所以弧形齿接轴不适合在接轴倾角较大、扭矩很大的轧机上使用。弧形齿接轴在载荷下接轴倾角变化对承载能力的影响曲线4.2连接轴4.2.4弧形齿接轴图中的曲线表明弧形齿接轴与带滚动轴承的万向接轴承载能力随接轴倾角的变化情况。由图可见，当接轴倾角小于时，来用弧形齿接轴更为有利。带滚动轴承的万向接轴与

弧形齿接轴的比较4.2连接轴4.2.4弧形齿接轴弧形齿接轴的强度计算，只需计算弧形外齿轴套的轮齿弯曲强度。按轴齿轮传递的圆周力P和力矩M，可按下式计算B—轮齿宽度；

—内齿圈的全齿高；m—模数；z—齿数；—连续工作条件下的许用单位压力，=1200Mpa梅花接轴主要用于横列式型钢轧机各机架之间的传动，其结构由梅花接轴、梅花轴套组成。主要优点是制造简单，安装和拆卸方便。其允许的工作倾角很小，一般不大于1°～1.5°，且运转中有冲击和噪音，通常是在没有润滑的条件下工作，故很容易磨损，特别是当接轴倾角较大时，磨损更为严重。随着型钢连轧技术的发展，梅花接轴的应用愈来愈少。梅花接轴a)弧形梅花头b)梅花轴套c)普通梅花头4.2连接轴4.2.5梅花接轴接轴与轴套之间要留出

的间隙。轴套的凸瓣与接轴的凹槽以同一半径制成，但为了接触良好，应采用不同的圆心。轴套的长度等于轧辊梅花头长度的两倍再加上轧辊梅花头与接轴梅花头端面间的间隙。梅花轴套a)轴套的凸瓣与接轴的凹槽以同一半径制成b)轴套的凸瓣与接轴凹槽用不同的圆心制成1-梅花套筒2-梅花轴头4.2连接轴4.2.5梅花接轴当接轴倾角小于1°时，接轴传动端作成平的梅花头，当倾角为1º～2º时,梅花头则作成弧形的，即梅花头的外表面呈弧形。通常该弧形半径R=（2.8～3.0）d1。梅花接轴只按扭转应力计算，应力的最大值在梅花头的凹槽中，它等于：式中

d1——梅花头外径；

M——扭转力矩。梅花接轴通常用强度极限

Mpa的铸钢或钢段制造，轴套一般用灰口铸铁制造，当应力较大时，可选用铸钢。通常，梅花轴套具有安全保护功能。4.2连接轴4.2.5梅花接轴4.2连接轴在轧辊直径大于450-500mm的轧机上，接轴的重量较大，为了不使接轴的重量传递到接轴的铰链或齿轮上，以减少接轴铰链中或齿轮间的冲击和磨损，通常用平衡装置来平衡接轴的重量。平衡力的大小为被平衡座量1.1～1.3倍。接轴的平衡装置有弹簧平衡，重锤平衡和液压平衡三种形式。4.2.6接轴的平衡接轴的重锤平衡1-螺帽；2-蜗轮蜗杆机构；3-滚子；4-重锤杠杆；5-弹簧；6-接轴铰链；7-轴承支承架4.2连接轴4.2.6接轴的平衡接轴的弹簧平衡1-梅花接轴；2-平衡接轴的弹簧；3-梅花轴套；4-轧辊端部4.2连接轴4.2.6接轴的平衡接轴液压平衡装置1-万向连接轴；2-液压缸；3-接轴托架支座4.2连接轴4.2.6接轴的平衡1-工作机座；2-联接轴及平衡装置；3-齿轮机座；4-主联轴器；5-减速器；6-电动机联轴器；7-交流同步电动机

联轴器是指电动机与减速器之间的联接装置，通常称主联轴器。主联轴器多为齿轮联轴器，还有棒销联轴器。一、联轴器的类型1、齿轮联轴器特点：结构简单、紧凑、制造容易、精度高、摩擦损失小、传动平稳，能传递很大的扭矩，还具有良好的补偿性能和一定程度的弹性。传递扭矩小于1MN.m的已标准化。分类（用途和结构）：CL型、CLZ型（1）CL型（短型齿轮联轴器）由两个半联轴器组成，而每个半联轴器均有一对内、外齿套构成。CL型齿轮联轴器用来直接连接两根轴。二、齿轮联轴器1-内齿圈2-检查轴同心度的凸缘3-外齿轴套（2）CLZ型：

由两个CLZ型联轴器和一个中间