第二章 轧 辊

工作辊弯矩： MD＝P/2(L/4-b/4) 支撑辊弯矩： MD＝P/2(a/2-L/4)
四辊轧辊接触应力计算
工作辊与支撑辊接触应力
max
q(r1 r2 )
2 (K1 K2 )r1r2
工作辊与支撑辊材料相同时，四辊 轧辊接触应力计算
max 0418
qE(r1 r2 ) r1r2
经压下调整装置传递到机架上。 辊头：传递轧辊扭矩部分。
辊颈
辊身
辊头
梅花型 方头型
辊头形式
梅花轴头
万向轴头 带键槽轴头 圆柱型轴头
带平台轴头
二、轧辊参数
辊身
直径：分为公称直径(或名义直径)和工作直径。 1 公称直径：轧机人字齿轮中心距。
公称直径
2 工作直径：与轧件接触进行压下变形而直接工作的轧辊直径。 3.轧辊辊身直径：平辊处直径
2．热连轧带钢轧机的工作辊与支承辊 工作特点：承受 扭矩和压力，弯曲应力较小，轧制速度较高，辊面要求 光滑以保证轧件表面质量．
工作辊材料以辊面硬度为主，采用铸铁轧辊。
第四节 轧辊强度校核
带孔型轧辊
辊身——仅计算弯曲应力
P=R1+R2 P×x=R2×a R2= P×x/a, R1=P(1-x/a) 任意处弯矩：Mq=P×(b-c)-R2×b 轧辊上危险断面弯矩：
式中：U1——系统中仅弯曲力矩作用的变形能，U1


M
2 x
2EI
dx
U2——系统中仅切力作用的变形能， R ——计算挠度位置所作用的外力，
U2
Q
2 x
dx
2GF
Mx、Qx——任意截面上的弯矩和切力，
E、G——弹性模量和剪切模量，
I、F——断面惯性矩和断面面积。
确定中间总弯曲挠度时，R力假定为轴承反作用力，可用P/2表明。 轧辊各段弯矩为： 当x=0～(a-b)/2时
f1

P 384EI
1
[12ab
2

7b 3 ]
切力引起的挠度差值f2′ ：
Qx

dMx dx

P 2
R Px , b
Qx 1 R
f

2

1 GF1
b 2 0

P 2

Px b
dx

P GF1
b 8

Pb
2GD2
辊身中间和钢板边部挠度差值为
f1

P 18.8ED4
钢板轧机的轧辊工作辊径是轧辊外径
带槽轧辊的工作辊径是孔型槽底直径
工作辊径Dg一般小于名义直径D 为防止孔型槽切入过深， D／Dg≤1. 4
轧辊直径确定：根据咬入条件和轧辊强度确定 工作辊径应满足条件： Dg≥△h/(1-cosα)
辊身长度：表征轧辊辊身部分的长度。 工作辊辊身长度：
L=bmax+△ 式中 bmax—所轧板带的最大宽度，mm；
Mx=Px/2 式中：a——两轴承支反力作用点距离。 当x= (a-b)/2 ～ a/2时 Mx=Px/2-q/2[x- (a-b)/2 ]2 式中：q——钢板单位宽度上的压力。
M x
P 2
f1

P 384EI
1
[8a
3
- 4ab 2

b2

64c（3 I1 I2
1）]
式中：I1 ——辊身断面惯性矩； I2——辊颈断面惯性矩； c——轴承支反力作用点到辊身边缘距离。
危险断面弯矩
MD＝P(a/4-b/8) 弯曲应力σd＝Md/Wd= P(a/4-b/8)/0.1D3 辊颈：
σd＝Md/Wd=P/2×c/0.2d3＝Pc/0.4 d3 τ＝Mn/Wn=Mn/0.2d3 辊头：
τ＝Mn/Wn
Wn=0.19d13
Wn=0.18d13 Wn=(0.65h/d1-0.45)d13 Wn=ηb3
5）轧辊左侧为传动端；
6）轧辊为铸钢，强度极限为6000Mpa
作业2
已知：工作辊身直径D1=100mm；辊颈直径d1=65mm，支撑辊辊身 直径d1=400mm；辊颈直径d1=220mm，辊长L=500mm，轧件宽度 b=400mm。轧制压力P=15600KN，驱动支撑辊力矩Mn=35KNm，轧 辊材料σb=6000MPa
△—随板带宽度而异的余量。 当bmax<200mm时取为50mm，当bmax>200mm时取100~200mm。
L
△
辊颈
直径d：
长度l：
圆角半径
第三节 轧辊材料及辊面硬度
一、常用轧辊材料
1．合金铸钢 2．铸铁 铸铁可分普通铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，铸铁轧辊有半冷
硬、冷硬和无限冷硬轧辊之分．
半冷硬轧辊：轧辊表面没有明显的白口层，辊面硬度HS≥50． 冷硬轧辊：表面有明显白口层，心部为灰口层，中间为麻口层，
第五节轧辊挠度的计算
一、轧辊辊身中间总弯曲挠度的计算
轧辊直径与轧辊支点距离比值较大，应考虑切应力影响。
轧辊中间总挠度量为：
f=f1+f2 式中 f1和f2——由弯曲和剪切引起的挠度量。 按卡氏定理求得：
f1

U1 R

1 EI
Mx
M x R
dx
f2

U 2 R

1 GF
Qx
Qx dx R
摩擦： 轧辊在轧制过程中磨损严重。
二、轧辊的失效和破坏
磨损：当辊身磨损达到轧辊的总重车量，因辊 身表面硬度丧失和强度削弱而报废。
折断：过大的轧制力导致断辊，或辊身的细小 裂纹引起。
轧辊辊身中间部位断裂
槽底部位断裂
辊颈根部断裂
辊颈扭断
辊头扭断
三、轧辊的分类
带孔型的轧辊 用于轧制 大、中、小、各种型钢、 线材及初轧开坯，在辊 面刻有轧槽。
MD＝R2×(a－x)= P×x/a×(a－x) 弯曲应力：σD＝MD/WD＝MD/0.1D3 辊颈——计算弯曲应力和扭转应力
σd＝Md/Wd=R1c/0.1d3
τ＝Mn/Wn=Mn/0.2d3
辊颈强度按弯扭合成应力计算，
钢轧辊：

2 d

3
2
铸铁轧辊： 0.375 d 0.625
式中：F1 、 F2——辊身与辊颈断面积。
f2

P
GD2
[a
-
b 2

2c
D d
2

1）]
辊身中间总弯曲挠度为：
f

f1
f2

P 18.8ED4
[8a3
- 4ab2
b2

64c（3
D 4 d
1）]
P
GD2
[a -
b 2

2c
D 2 d
2）四辊轧机
特点： 工作辊承受弯矩小，支撑辊承受全部， 工作辊与支撑辊压靠辊面产生接触应力。
工作辊驱动
工作辊身计算弯曲应力，辊头计算扭转应力。 支撑辊身计算弯曲应力，辊颈计算扭转应力。
支撑辊驱动
工作辊辊身计算合成弯曲应力，支撑 辊辊身计算弯曲应力，辊颈计算弯扭 合成应力。辊头计算扭转应力
四辊轧机弯曲强度计算
MD=P/2(L/4-b/8) =1950/2 × (0.83/4-0.5/8)=282.8KNm
支撑辊辊身最大弯曲应力： σD=282.8/0.1×0.43=44.20MPa工作 辊颈危险断面应力： σd=（1950/2×0.165）/0.1×0.223
=15100MPa τd=（23/2）/0.2×0.223=510MPa
二、轧辊材料的选择
1.初轧机和型钢轧机:轧辊受力较大且有冲击负荷。应具 有足够的强度,辊面硬度 HS<35~40。
初轧辊常用高强度铸钢或锻钢。
型钢轧机粗轧辊多采用铸钢，合金元素的铸钢辊适于轧 制合金钢；含Mn钢及高碳钢铸钢辊多用于轧普碳钢的粗 轧机座上．
球墨铸铁轧辊价格较低，耐磨且有较高强度。适合横列 式型钢轧机

2 d

4
2
辊头——计算扭转应力
型钢轧辊的辊头是梅花型，只受扭矩作用，
当d2=0.66d1最大扭转应力在梅花头槽底部位。 τ＝Mn/0.07d13
板带轧辊：
1）两辊：
•板带位于轧辊正中，轧制力按均布载 荷对待，轴承两侧支反力相等。
•辊身直径不变，危险面在辊身中部。 •辊颈与辊头的危险断面在传动端。 辊身：
2
2
当x= (a-b)/2 ～ a/2时
Mx=Px/2-q/2[x- (a-b)/2 ]2
Qx

dMx dx

P 2
Qx 1
P 2
f2

1 GF2
c Pdx 1
04
GF1
ab 2
Pdx

1
c 4 GF1
a
2 ab
2

P 2

q
x

a
2
b

dx
平面轧辊 用于板带轧机， 辊面作成稍有凸或凹的 辊型。
特殊轧辊 用于穿孔机、 车轮轧机等专用轧机， 轧辊具有各种不同形状。
带孔型的轧辊 平面轧辊
第二节 轧辊的结构和参数
一、轧辊的结构：由辊身、辊径、辊头组成。
辊身：是轧辊与轧件接触并使金属产生塑性变形的部分。 辊颈：轧辊支承部分，与轴承装配在机座中，将轧制力
第二章 轧 辊
第一节 轧辊的工作特点与分类
轧辊：在工作中直接与轧件接触并使金属产生塑 性变形的重要部件。
一、轧辊的工作特点
机械载荷：工作时能承受很大的轧制压力和力 矩，有时还有动载荷。