WS轧机结构分析及设计要点

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轧机毕业设计

轧机毕业设计轧机毕业设计一、设计背景：轧机是一种用于金属加工的机械设备，主要用于将金属材料压延成不同形状和尺寸的工件。

随着工业的发展，轧机在金属加工领域中扮演着非常重要的角色。

然而，传统的轧机在使用过程中存在一些问题，如能耗高、操作复杂、生产效率低等，需要进行改进和优化。

二、设计要求：1. 减少能耗：设计一种能够降低轧机能耗的新型机构。

2. 提高操作便捷性：设计一种简化操作流程、提高操作便捷性的轧机控制系统。

3. 提高生产效率：设计一种能够提高轧机生产效率的自动化生产线。

三、设计方案：1. 能耗降低方案：通过对传统轧机进行机械设计，改变传统的辊体传动结构，采用高效能的发电机组对轧机进行动力供给，降低能耗。

2. 操作便捷性方案：设计一种新型的轧机控制系统，采用触摸屏控制面板代替传统的按钮控制方式，实现人机交互，简化操作流程。

3. 提高生产效率方案：在传统轧机的基础上，增加自动化生产线中的送料装置、收卷装置和贯通装置等，实现轧机的自动化生产。

四、设计步骤：1. 进行需求分析：了解用户的需求，明确设计的目标。

2. 进行研究论证：调研现有的轧机设计和技术，评估其优缺点。

3. 进行机械设计：根据设计要求，设计新型的机械结构，考虑能耗降低和操作便捷性。

4. 进行电气设计：设计轧机控制系统，选用合适的控制器和传感器，实现自动化生产。

5. 进行实验验证：制作样机，进行实验验证，检验设计方案的可行性和有效性。

五、设计预期成果：1. 能耗降低预期效果：应用新型的机构和动力供给方式，实现能耗降低，减少生产成本。

2. 操作便捷性预期效果：采用触摸屏控制面板，实现轧机的智能控制，提高操作便捷性，降低操作难度。

3. 提高生产效率预期效果：引入自动化生产线，实现轧机的自动化生产，提高生产效率和产能。

六、设计难点和创新点：1. 难点：克服机械设计中的结构和动力传递的复杂性，并找到适合的动力供给方式，降低能耗。

2. 创新点：引入触摸屏控制面板，实现轧机的智能化控制；设计自动化生产线，提高生产效率。

轧机机架的机构形式及设计

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联接U型架与机架盖的斜楔斜度为1：50，为加工方便，一般将机架孔做成直的，而增加一个斜的鞍座。压上装置安装在U型架的下横梁中，而压下装置安装在机架盖的两侧。压下方式为手动。
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650型钢轧机开式机架结构图
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机架窗口尺寸：窗口宽度由轴承座的宽度确定，同时应该适当考虑H架的支腿强度。但也不能过宽，这样对轧制短轧件不利。窗口高度由轧辊最大直径，最大开口度以及轴承座的高度，压下螺丝伸出尺寸、球面垫的尺寸确定。
轧机机架
轧机机架的机构形式牌坊的设计及计算
1
§1 轧钢机机架的类型与结构
一、机架的类型轧钢机机架是轧机的重要部件，轧辊、轧辊轴承以及轧辊调整装置都安装在机架上。机架在轧制过程中承受巨大的轧制力，必须有足够的强度与刚度。轧钢机机架按其结构一般分为闭式机架与开式机架两种。 1、闭式机架它是一个整体框架，一般通过上下联结梁将左右两片机架联结在一起，并通过轨座将其安装在地基基础上。特点：强度、刚度大，整体性强；但只能从其侧边换辊。用途：轧制力大的初轧机、钢坯轧机；轧制力大并且轧制精度高的板带轧机；精度高的小型轧机。
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横列式轧机
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开式机架的五种不同类型
7
二、机架的主要结构参数
机架的主要结构参数指机架窗口尺寸（窗口高及宽）、立柱断面尺寸。 1、机架宽度 B • 闭式机架——由于闭式机架只能从侧向换辊，其机架开口宽度必须大于轧辊的最大直径Dmax。对四辊轧机为换辊方便，其换辊侧（操作侧）开口宽度应比驱动侧宽5—— 10mm；其窗口宽为支承辊直径的1.3~1.5倍。由于机架内侧与支承辊轴承座之间通常安装有滑板，在设计时，机架开口宽度还应考虑（加上）滑板的厚度。 • 开式机架——决定于轧辊轴承座的宽度，同样也要考虑机架内侧的耐磨滑板的厚度。（其开口大小与轧辊直径无关）

型钢轧机结构原理

型钢轧机结构原理型钢轧机是一种广泛应用于金属加工领域的机械设备，主要用于将金属材料进行加工、成型和改变其形状。

它由多个部件组成，如滚轮、传动装置、电气系统等，这些部件共同协作完成轧制过程。

下面将详细介绍型钢轧机的结构原理。

1. 滚轮滚轮是型钢轧机最重要的部件之一，它由多个辊子组成，每个辊子都有自己的作用。

在轧制过程中，辊子通过相互作用来完成金属材料的加工和成型。

滚轮通常由铸铁或钢铁制成，具有高强度和耐磨性能。

2. 传动装置传动装置是另一个重要的部件，它负责将电动机产生的动力传递给滚轮以实现运转。

传动装置通常由减速器、联轴器和齿轮箱等组成。

减速器可以将电动机输出的高速旋转转换为适合滚轮运转的低速旋转；联轴器则可以连接不同部件并保证它们之间的正常运转；齿轮箱则可以提供更好的传动效率和更稳定的运转。

3. 电气系统电气系统是型钢轧机的控制中心，它负责控制轧机的启动、停止、速度调节等功能。

电气系统通常由开关、按钮、接线板和控制器等组成。

开关和按钮可以用来控制轧机的启动和停止；接线板则用来连接各个部件；控制器则可以对电动机进行调速，以适应不同金属材料的加工需求。

4. 润滑系统润滑系统是型钢轧机必不可少的部件之一，它可以保证滚轮在运转过程中不会因为摩擦而产生过多热量和损耗。

润滑系统通常由油泵、油管和油箱等组成。

油泵可以将润滑油送到需要润滑的部件上；油管则起到输送润滑油的作用；油箱则用来存储润滑油。

5. 辅助部件除了上述几个主要部件之外，型钢轧机还包括一些辅助部件，如底座、安全护罩、传感器等。

底座是型钢轧机的支撑结构，它可以保证轧机在运转过程中不会发生晃动和倾斜；安全护罩则可以保护工人的安全，防止他们被滚轮卷入；传感器则可以监测轧机的运转状态，并及时报警以避免发生故障。

综上所述，型钢轧机是一种复杂的机械设备，它由多个部件组成并共同协作完成金属材料的加工和成型。

了解型钢轧机的结构原理可以帮助我们更好地理解其工作原理和使用方法，从而更好地使用它来提高生产效率。

轧机的结构型式和性能

轧机的结构型式和性能轧机的结构型式和性能主要决定于轧辊的布置形式和主机座的布置形式。

1. 二辊轧机:结构简单、用途广泛。

它分为可逆式和不可逆式。

前者有初轧机、轨梁轧机、中厚板轧机等。

不可逆式有钢坯连轧机、叠轧薄板轧机、薄板或带钢冷轧机、平整机等。

80年代初最大的二辊轧机的辊径为1500毫米，辊身长3500毫米，轧制速度3～7米／秒。

2. 三辊轧机:轧件交替地从上下辊缝向左或向右轧制，一般用作型钢轧机和轨梁轧机。

这种轧机已被高效二辊轧机所取代。

3. 劳特式三辊轧机:上下辊传动,中间辊浮动,轧件从中辊的上面或下面交替通过。

因中辊的直径小，可减少轧延力。

常用于轧制轨梁、型钢、中厚板，也可用于小钢锭开坯。

这种轧机渐为四辊轧机所取代。

4. 四辊轧机:工作辊直径较小,传递轧制力矩,轧延压力由直径较大的支承辊承受。

这种轧机的优点是相对刚度高、压下量大、轧延力小，可轧制较薄的板材。

有可逆和连轧两种，广泛用作中厚板轧机、板带热轧或冷轧机以及平整机等。

5. 五辊轧机:五辊轧机有两种：一种是C-B-S(接触-弯曲-拉直)轧机,它是一种带有使轧件弯曲的小直径（为工作辊的1/20）空转辊的四辊轧机，其压下量比通常的四辊轧机大许多倍。

轧件围绕小空转辊发生塑性弯曲变形，可轧制难变形的金属和合金带材。

另一种是泰勒轧机，中间小辊的位置可沿轧机入口或出口方向调节，以保持轧件正确的厚度，用来轧制厚度公差很小的不锈钢、碳钢和有色金属带材。

6. HC轧机:高性能的、可控制辊型凸度的轧机。

相当于在四辊轧机的工作辊与支承辊之间增设一对可轴向移动的中间辊，并将两中间辊辊身的相应端部分别调整到与带钢两边缘对应的位置，以提高压力分布和工作辊弹性压扁的均匀性，保证带钢的尺寸精度并可减少其边缘的超薄量和开裂等缺陷。

HC轧机宜用作冷轧宽带钢。

7. 偏八辊轧机:它是四辊轧机的变型。

工作辊直径为支承辊的1/6，且作相对的偏移,以防止工作辊的水平弯曲，轧制力比四辊轧机小一半。

万能轧机机架结构研究及应力分析

万能轧机通过水平辊和立辊组成的孔型，实现水平和竖直方向上同时压下，满足型钢的生产需要。

万能轧机机架除了承受竖直方向的水平辊轧制力，还承受水平方向的立辊轧制力，万能轧机机架的弹性变形受两个方向的影响。

1万能轧机组成在H 型钢生产线上，精轧机组由万能粗轧机、轧边机、万能精轧机组成。

在万能粗轧机和精轧机轧机上各装有一对水平辊和一对立辊，通过水平辊和立辊从竖直方向和水平方向同时压下实现辊缝调整。

万能粗轧机和精轧机的不同之处主要是万能粗轧机的立辊为腰鼓形，而精轧机的立辊为圆柱形，为的是把H 型钢的翼缘轧平且与腹板垂直。

轧边机位于万能粗轧机和精轧机之间，主要作用是轧制H 型钢翼缘的端部，控制腹板宽度，使翼缘的边缘整齐。

在轧制过程中，轧边机只承受竖直方向的轧制力，因此轧边机架的构成相对简单。

通过这三种轧机，实现H 型钢轧制（见图1）[1]、[2]。

可以看出，钢坯轧制从右上方孔型开始，先经过一个万能粗轧机的凸面形立辊与水平辊组成的孔型，之后通过轧边机水平轧辊，最后经过万能精轧机轧辊的孔型。

万能轧机机架分为传动侧和操作侧（见图2），传动侧机架如上图右侧所示，操作侧机架如上图左侧所示。

在传动侧和操作侧机架上，又分为水平辊机架和立辊机架，两机架用螺杆把合到一起。

在两侧机架四个角方位上有四根拉杆，当操作侧机架装入轧机之后，通过锁紧液压缸给拉杆一个预紧力，将两机架锁紧。

在轧制过程中，上、下水平轧辊由电机驱动，立辊为被动辊。

各个轧辊用液压缸调整辊缝。

1.一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁大连1166002.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师，辽宁大连116600万能轧机机架结构研究及应力分析李龙华1、李爱臣2摘要：通过INVENTOR 建模，运用有限元分析万能轧机机架强度和刚度。

关键词：万能轧机；INVENTOR ；结构分析中图分类号：TG333文献标识码：A文章编号：1673-3355（2020）02-0004-04Universal Mill Frame Structure Research and Stress AnalysisLi Longhua ，Li AichenAbstract:The strength and rigidity of universal mills are analyzed with a INVENTOR established model by the means of a finite element analysis program.Key words:universal mill ；INVENTOR ；structure analysis10.3969/j.issn.1673-3355.2020.02.004图1万能轧机工作辊布置图2万能轧机图3轧边机轧边机（见图3）的操作侧机架上安装有换辊拖车，用于快速换辊，在机架的四个角方位上有四根拉杆，当操作侧机架装入轧机之后，通过锁紧液压缸给拉杆一个预紧力，将机架锁紧。

轧机毕业设计

轧机毕业设计轧机毕业设计在机械工程领域中，轧机是一种重要的设备，用于将金属材料加工成所需的形状和尺寸。

轧机的设计和优化对于提高生产效率和产品质量至关重要。

在毕业设计中，我选择了轧机作为研究的主题，旨在通过对轧机的设计和改进来探索如何提高金属加工过程的效率和质量。

1. 背景介绍轧机是一种金属加工设备，广泛应用于钢铁、有色金属等行业。

它通过将金属材料通过一系列辊子的压制和变形，使其达到所需的形状和尺寸。

轧机的设计和操作对于产品质量和生产效率至关重要。

然而，当前市场上存在一些问题，如轧机的能耗较高、生产效率不高等。

2. 目标和意义本毕业设计的目标是设计一种能够提高轧机生产效率和降低能耗的新型轧机。

通过对现有轧机的分析和比较，找出其不足之处，并进行改进和优化。

这将有助于提高金属加工行业的竞争力，减少资源浪费，同时也对环境保护具有积极意义。

3. 设计原理轧机的设计原理是利用辊子的旋转和压力，对金属材料进行加工。

辊子的形状和尺寸对于加工效果有着重要影响。

在设计新型轧机时，需要考虑辊子的材料选择、形状设计、加工工艺等因素。

此外，还需要考虑辊子之间的间隙大小，以及辊子的运行速度等参数。

4. 改进方案在改进轧机的设计时，可以考虑以下几个方面：4.1. 辊子材料的选择：选择高硬度、高耐磨性的材料，以提高轧机的寿命和耐用性。

4.2. 辊子形状的优化：通过优化辊子的形状，可以改善金属材料的变形性能，提高产品的质量。

4.3. 辊子间隙的控制：合理控制辊子之间的间隙，可以实现更精确的加工效果。

4.4. 控制系统的改进：采用先进的控制系统，可以提高轧机的自动化程度，减少人为操作的误差。

5. 实验与仿真为了验证新型轧机的设计方案，可以进行实验和仿真。

通过在实验室中搭建轧机模型，并进行加工试验，可以评估轧机的性能和加工效果。

同时，还可以利用计算机仿真软件，对轧机的运行过程进行模拟，以验证设计方案的可行性。

6. 结果和展望通过对轧机的设计和改进，可以提高金属加工过程的效率和质量。

轧机简介介绍

01
轧机的应用范围
轧机在工业中的应用
01
02
03
汽车制造
轧机用于生产汽车外板、座椅、车门等部件，提高了生产效率和产品质量。
建筑行业
轧机可以生产各种类型的钢材，如H型钢、工字钢等，用于建筑结构和桥梁建设。
家电行业
轧机用于生产冰箱、洗衣机等家电的内部结构件和外部覆盖件。
轧机在冶金行业中的应用
传动装置包括电动机、减速机和齿轮箱等，负责驱动轧辊旋转。工作机座是支撑和安装轧辊的基座，调整装置则用于调整轧辊之间的距离和压力。安全保护装置则包括电气保护、液压保护和机械保护等，确保操作人员的安全。
01
轧机的工作原理
轧机的工作原理
• 轧机是金属压力加工的重要设备之一，广泛应用于生产各种形状的金属板材、管材、型材等。它通过一系列的机械和液压系统，将金属原材料在两个或多个旋转的轧辊之间通过压力进行塑性加工，从而得到所需的形状和尺寸。
01
轧机的维护与保养
轧机的日常维护
保持设备清洁
经常清理轧机表面的灰尘和污垢，避免积累导致设备故障。
检查紧固件
定期检查轧机上的螺丝、螺母、螺栓等紧固件是否松动，若有松动及时拧紧。
检查润滑系统
确保轧机的润滑系统正常工作，油路畅通，油位合适，避免润滑不良引起设备磨损。
检查电机和传动系统
检查电机运转是否正常，传动系统是否有异常响声或振动。
操作过程中，必须穿戴劳动防护用品，如安全帽、防护眼镜、防护手套等。
严禁在轧机运转时进行维修或更换部件，必须停机并切断电源后进行。
严禁在轧机区域吸烟或使用明火，防止火灾事故的发生。
轧机事故的预防措施

1200WS轧机结构参数设计

ｃｎｔｃｉｏｅｒａｏａｌａｄｔｆｃ厂ｈｕ— ｉｈｒｅｓｎｏｎｌｎｉ．ｏｒｔｎｍｒｅｎｂｅｎｅｅｔｔｅＷＳｆｒｈｇｖｒｉｃｌａｄｒｌｇｍｌｓｕｏｓｅｈｆｏｏｅｇｄｏｉ１
文件来获得所需的弹性体梁，弹簧阻尼单元用５号力元件 “ ｐｉｇＤｍｅａａｅ” 表示。Ｓｒ－ａｐｒｒｌｌｎｐｌ来
ＳＭＰＣＩＡＫ中模型的所有参数都选用经过ＡＳＳ优化后的ＮＹ
参数（２中参数）得到在该组最优参数下振动梁头部位移随表，
时间的变化曲线如图５所示。通过结果曲线分析，出该曲线的振幅值为１．１与优得２８ｍｍ，
化结果相比，两者之间误差约为７８％，．４考虑到两种软件建模方
图４ＳＭＰＫ建立的振动梁模型ＩＡＣ
法的不同及计算精度在工程分析中，该误差是可以接受的。
第１期
２００８年１月
文章编号：０１３９（０８０－０３－３１０ — ９７２０）１０１－０
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ一１一３
１０ＷＳ２０轧机结构参数设计
由于待分析的振动4结论梁为弹性体梁因此建模时需要用到simpack的接口程序本文通过建立破碎机振动梁的有限元模型对应力和位移beam通过beam生成后缀为sid的文件该文件包含了梁的相关参数如弹性模量密度几何尺寸等建模时通过调用该约束下梁的截面参数及减振器的刚度和阻尼系数等进行了优化

WS轧机文献综述

燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：1700WS四辊轧机的设计及轧制工艺编制学院（系）：里仁学院年级专业：07级轧钢2班学生姓名：段春龙指导教师：刘丰完成日期：2011年3月18日一、课题国内外现状近年，从提高成材率的观点，对提高热轧带钢宽度精度的要求越来越高了。

热轧带钢生产已由过去的单纯追求大型化、高产量，逐步转变为注重带钢的产品质量，力求提高经济效益，以满足市场需要[1]。

板形是带钢的重要质量指标，随着其它工业的迅速发展，对带钢的板形质量要求也日趋严格，特别是AGG技术的引入，使带钢纵向厚差精度得到了显著提高，完全能满足质量要求。

因此，板形问题日益突出。

热轧带钢在钢材产品中占有很大的比例, 是钢铁联合企业的主导产品之一。

热轧带钢的质量不仅决定了这种产品本身的市场占有率和销售价格, 而且也决定了冷轧带钢的质量水平。

目前已有许多硬件技术用于提高热轧带钢的尺寸精度、板形和终轧温度精度, 同时也开发了一系列相应的控制软件和数学模型[2]。

二、研究主要成果随着对板带钢横向厚差(即板凸度、平直度)要求的日趋严格，原始板凸度和平直度控制方法，即调整精轧机工作辊的原始凸度、负荷分配和弯辊控制等，已不能满足生产需要[3-4]。

为此世界各大冶金设备设计制造集团相继推出各自的板形控制技术，其中最具有代表性的有：日立公司的HC(Ⅻ)一hcrown)轧机、西马克公司的CVC(continously variable crown)轧机、三菱公司的PC(pair cross)轧机、德马克公司的U)C(univerasl profile contro1)轧机、戴维公司的R(axial movablework rol1)轧机、住友公司的VC(variable crown )轧机，以及达涅利联合工程公司的SC(selfcompen-sating)轧机[3-6]。

在传统的热带钢轧机组中，轧制规程采用前几架轧机压下率很大，后几架压下率很小的方法，板形控制主要采用研磨出不同的原始轧机工作辊辊型的方式，各厂都有自己积累起来的经验。

轧钢机拆装及结构分析讲诉

轧钢机拆装及结构分析实验指导书实验名称：轧钢机拆装及结构分析实验项目性质：综合型所涉及课程：金属塑性成型原理、塑性成型概论、压力加工原理及金属材料锻压、冲、挤、拉、弯综合实践计划学时：4学时一、实验目的了解轧钢机械的结构和工作原理。

二、实验内容1 轧钢机械设备的概念和分类1.1 轧钢机械设备的概念（轧钢生产中完成一系列工艺过程的设备）1.1.1 主要设备①轧钢机以实现金属（钢锭、钢坯）在旋转的轧辊间依靠轧制压力作用而发生塑性变形的机械设备。

②主要设备的配置一标志着轧钢车间的主要特征。

1.1.2 辅助设备轧钢车间除轧钢机以外的各种机械设备。

占设备总量的比重大，机械化、自动化程度越来越高。

1.2 轧辊的结构和参数1.2.1 分类有槽轧辊／平轧辊／特殊轧辊。

1.2.2 轧辊的结构图 1.1.1 轧辊的结构1-辊身；2-辊颈；3-辊头a-梅花形的辊头；b-扁头形的辊头；c-带双键形的辊头①辊身工作部分，轧槽，平辊或微凸、微凹型。

②辊头传动连接或吊装部分，其形状由连接轴型式确定，梅花型、单键型、双键型、万向节型。

③辊颈支持固定轧辊部分，即安装轴承及轴承座部分。

形状由轴承型式确定，滑动轴承或圆柱滚动轴承为圆柱体，液体摩擦轴承或球面滚柱滚动轴承为圆锥形。

辊颈、身交界处为应力集中处应用过度圆弧连接，属于强度薄弱环节。

1.2.3 轧辊的主要参数1.2.3.1 型钢轧辊主要参数①辊身直径②辊身长度③辊颈尺寸④辊头尺寸根据连接轴的型式确定。

1.4.2 型钢轧辊的强度效核图.1.3 轧辊的受力及内力图1.4.5 轧辊几种典型的断裂形式（见表2.1.7)表.1.7 几种典型的断裂形式2.1 轧辊调整装置的作用和分类2.1.1 作用①调整工作组工作辊轴线之间的距离，以保证正确的辊缝，给定所需的压下量；②整下工作辊高度，保证轧制线高度一致；③调整工作辊的平行度；④轴向调整与固定；⑤板带轧机上轴向调整，以保证辊型和板型；⑥换辊和事故处理操作。

轧机结构分析

钢坯下扣对机架辊的寿命影响极大，下扣严重，对机架辊的冲击就越严重，其运行周期越短。
5、辊道基本参数及确定原则：辊道的基本参数：辊子直径、辊身长度、辊
距、辊道速度；辊子直径主要取决于辊子所承受的冲击力，以
此来确定辊子的强度，在满足强度要求的条件下，辊子直径应该尽量小，以减小辊子重量和惯性转矩。
定；工作辊道的速度根据轧机速度选取机前工作辊道比轧机的速度要低5%,机后工作辊道的速度比轧机高5%~10%；对于炉前、炉后运输辊道，在满足生产要求的情况下，尽量选用较低的速度，出炉辊道的速度，为了减少温降，一般比入炉辊道速度要高，轧机机后运输辊道的速度一般为轧制速度的1~1.1倍，避免产生堆钢。
• 粗轧机组成 1、辊道：延伸辊道、运输辊道
旋转辊道；机架辊； 2、推床：导板、导齿架、拉杆、滑道、滚轮、液压缸、传动箱 3、机架：双联闭式机架 4、压下系统：卧式压下装置 5、轧辊平衡：液压平衡 6、辊系：四辊轧机 7、主传动系统
二、辊道
1、辊道：延伸辊道、运输辊道旋转辊道；机架辊；
齿轮分配箱的结构和减速机的区别就在于齿轮的布置不同，其它基本相同。
3、旋转辊道主要作用：转动钢坯
工作原理：通过相邻旋转辊道反向旋转，使钢坯发生转动，达到转钢的目的。
构成：辊道、联轴器、齿轮分配箱、减速机、电机
工作状况：旋转辊道的工作环境非常恶劣，不仅水汽、氧化铁皮，而且，最大的影响是钢坯轧制过程中对辊道产生的冲击。
辊身长度：辊身长度取决于轧件宽度，一般比轧件的最大宽度长200~500mm；
辊距：确定原则：一、辊距不能大于最短轧件
长度的一半；二、运输长钢板时，最大辊距要考虑钢板由于自重引起弯曲这一条件。大型轧机上，间距为：1.2~1.6m；中板轧机为：0.9~1m；薄板轧机为：0.5~0.7m。

WS轧机结构分析及设计要点

工作时机座的刚度系数与抗变形能力，ｆ为工件机座的弹陛变形。ＷＳ轧机在工作时主要变形主要集中在支撑辊变形、支撑辊与工作辊之间的弹：压扁和工作辊之间的弹陛压扁等组成。ｒ＝－２ｆ，１＋２ｆｌ３ｆｌ为支撑辊中部的弯曲变形；ｆ为冷轧机轧辊的弹性变形；ｆＩ为支撑辊与工作辊之间的弹性压扁；ｆ１］为工作辊之间的弹性压扁。
蔷＝ｆ８ａ３－４＋（
图１四辊轧机工作原理图
＝
，
一般的四辊轧机在工作时由于结构的限制使得其在工作时支撑辊
与工作辊的两端存在着 “有害区”，其中“有害区”主要是指在工作中由于
其中为由弯矩所产生的弯曲变形；，为横切力所产生的变形；Ｐ
弯曲应力和辊变形应力所带来的应力集中区，在这一应力集中区由于为ＷＳ轧机工作时所收到的反力；２Ｓ为工作时辊弯辊力；Ｄ为支撑辊
控制能力，因此在冷轧机结构中应用不多。而在冷轧机中使用反弯装置接，从而使得工作辊在横移缸的作用下在工作辊轴线方向进行０—
能够更好的对板形进行控制，但是其在工作的过程中由于受到辊径强１ｌＯｍｍ范围内的移动，同时还可以通过在移动缸块上加装液压缸的方
度以及轴承寿命方面的考虑，限制了其工作时的工作压力。同时对于ｕ式来为工作辊提供正弯力。
现今乃至今后一段时间内轧机研究的重点。冷轧板带是近些年来应用支撑基础，为使得机架具有良好的支撑效果多选用的是铸钢材料。
较多的一种板材，同时随着经济的快速发展，冷轧板材的需求将会越来越大，做好对于ｗｓ轧机的研发和结构设计对于确保冷轧板材的生产
１４ｗＳ轧机中的工作辊横移装置ＷＳ轧机中的工作辊主要是由移动缸块、支撑块、弯辊缸以及固定

万能轧机力学特性研究及结构优化设计

项目水平辊装配立辊装配材料轧辊辊颈/mm 椎320———42CrMo轧辊轴承/mm 椎320/椎460伊240———成品压下螺丝规格TR165伊10TR180伊1040CrNiMoA立辊拉杆/mm ———椎100，单侧2根40CrNiMoA 导卫梁拉杆/mm ———椎90，单侧2根40CrNiMoA原始设计轧制力/kN40002000万能轧机力学特性研究及结构优化设计李博宇（中冶华天工程技术有限公司，江苏南京210004）摘要：某钢厂万能轧机轧制过程中出现轧辊弹跳过大、立辊拉杆断裂、导卫梁拉断等现象。

应用CAE 软件建立水平辊装配和立辊装配的有限元模型并进行机械应力分析，对应力集中严重的构件改进优化，优化后的结构在强度和刚度上均有大幅提高。

关键词：万能轧机；水平辊；立辊；力学特性；结构优化设计中图分类号：TG333.1文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.03.570引言万能轧机是一种由一对水平辊和一对立辊组成的型材轧机，轧制H 形钢时，孔形由布置在同一铅垂面的上、下水平辊和左、右立辊组成。

4个轧辊可以在2个方向上加工所要求的H 形钢断面尺寸，实现水平和垂直方向的同时轧制[1]。

H 形钢万能轧机实现轧制功能的关键部件是水平辊装配和立辊装配，二者的整体强度和整体刚度直接影响产品质量。

某钢厂小H 形钢生产线万能轧机趋于老化，且因生产条件及产品要求的改变，万能轧机的实测轧制力较原始设计值有大幅提高，因此，在轧制过程中出现的水平辊及立辊弹跳过大、立辊拉杆断裂、导卫梁拉断等现象，严重影响了正常生产。

另外，该万能轧机的轧辊必须利旧处理，生产现场的行车起吊重量和轧机外形最大尺寸也有相应限制。

对此，决定采用理论计算与有限元分析相结合的方法，对原有轧机进行改造及优化设计。

1水平辊和立辊力学模型的建立万能轧机轧制过程中，轧辊需要克服轧件的变形抗力，所以在轧辊上产生了轧制力[2]。

轧机结构分析

不同化学成分的金属，变形阻力不同，如：合金的变形阻力要大于纯金属；组织不同，变形阻力也不同；晶粒细小者，变形阻力大；组织不均匀、具有加工硬化者，变形阻力大。
各种金属，随着温度的升高，其强度指标都降低，变形阻力随着降低。这是影响变形阻力非常重要的指标。
变形速度在热轧生产中，速度越高、变形阻力越大，在冷轧中，则影响不大；变形程度对变形阻力的影响与之相反，在冷态下，由于金属硬化，变形阻力随变形程度的增加而增加。在热态下，则影响很小。
辊道和齿轮的支撑轴承选用圆锥滚子轴承，这种轴承的特点适合低速、重载，能承受轴向力，安装精度要求比较高。
日常点检维护的薄弱点：
a、辊道轴承
在我们的生产现场，特别是机前，辊道轴承是延伸辊道和运输辊道最为薄弱的环节，首先，辊道承受钢坯冲击，冲击载荷一般是正常载荷的数倍以上，冲击载荷直接考验轴承负载极限；其次，环境恶劣，这一点对轴承的影响最大，当轧机除鳞时，氧化铁皮、高压水等等，会通过轴承座密封的间隙，进入到轴承中，水进入轴承，会稀释润滑油，腐蚀滚动体、滑道；氧化铁皮进入之后，破坏滚动体旋转的平稳性，对滑道和滚动体产生冲击，会破坏表面光洁度。
• 粗轧机组成 1、辊道：延伸辊道、运输辊道
旋转辊道；机架辊； 2、推床：导板、导齿架、拉杆、滑道、滚轮、液压缸、传动箱 3、机架：双联闭式机架 4、压下系统：卧式压下装置 5、轧辊平衡：液压平衡 6、辊系：四辊轧机 7、主传动系统
二、辊道
1、辊道：延伸辊道、运输辊道旋转辊道；机架辊；
薄弱点：
一、由于钢坯对辊道冲击严重，辊道轴承座固定困难，原来轴承座的地脚螺栓，现在已经全部不用，通过轴承座之间加定位垫来布置。
二、钢坯冲击辊道，造成辊道的跳动，容易导致轴承座的密封端盖脱落，使氧化铁皮和水，进入轴承，导致轴承润滑不良，影响轴承寿命；

轧机机架设计部分

轧钢机机架是工机座的重要部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。

机架要承受轧制力，必须有足够的强度和刚度。

根据轧钢机型式和工作要求，轧钢机机架分为闭式和开式两种。

机架的作用：用来安装轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置和导卫装置等工作机座中全部零件，并承受全部轧制力的作用。

机架的地位：机架是轧机工作机座中尺寸和重量最大的部件，轧辊轴承和轧辊调整装置都安装在机架上，机架承受巨大轧制力的作用。

机架的类型：1、组成：机架主要由左右牌坊、联接两块牌坊的连接梁、位于牌坊窗口内侧的滑板等零部件构成。

由于牌坊是机架的主体部件，因此仅对牌坊的结构、参数和强度介绍。

2、轧机牌坊分类：闭式牌坊和开式牌坊2.1闭口式机架的牌坊闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度。

闭式机架主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机等。

对于板带轧机来说，为提高轧制精度，需要有较高的机架刚度。

对于某些小型和线材轧机，也往往采用刚度较好的闭式机架，以获得较好的轧件质量。

采用闭式机架的工作机座，在换辊时，轧辊是沿其轴线方向从机架窗口中抽出或装入，这种轧机一般都设有专用的换辊装置。

闭口式机架的特点：a、大多是整体铸造的。

当牌坊尺寸和重量太大，受到铸造条件或运输条件限制时，则采用电渣焊焊成。

b、具有较高的强度和刚度。

c、主要用来轧制压力较大或对轧件尺寸要求严格的轧钢机上，如初轧机和板带轧机。

d、使用闭式牌坊的轧辊换辊时，轧辊沿轴向从牌坊的窗口中进出。

2.2开口式机架的牌坊开式机架由机架本体和上盖两部分组成，它主要用在横列式型钢轧机上，其主要优点是换辊方便。

因为，在横列式型钢轧机上如果采用闭式机架，由于受到相邻机座和联接轴的妨碍，沿轧辊轴线方向换辊是很困难的。

采用开式机架，只要拆下上盖，就可以很方便地将轧辊从上面吊出或装入。

开式机架主要缺点是刚度较差。

影响开式机架刚度和换辊速度的主要关键是上盖的联接方式。

常见的上盖联接方式有五种。

其中为斜楔联接最为突出。

轧机机架设计1

前言21世纪世界钢铁工业发展的一个显著特点是钢材市场竞争愈演愈烈，竞争的焦点是钢材的质量高而成本低。

（1）随着国民经济的高速发展，科学技术的不断进步，汽车、机械制造、电器和电子行业对板材及带材的质量提出了更高的要求。

板厚精度是板带材的两大质量指标之一，板厚控制是板带轧制领域里的两大关键技术之一。

（2）我国近年来从发达国家引进的一些大型的现代化的板带轧机，其关键技术是高精度的液压板厚控制和板形控制。

板厚精度关系到金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品厚度，液压辊缝控制系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。

液压辊缝自动控制是AGC（自动厚度控制）系统的重要组成部分，其目的是获得板带材纵向厚度的均匀性和保证较高的厚度精度，从而生产出合格产品。

目前，液压辊缝自动控制已成为现代化板带生产中不可缺少的组成部分，其运行状态的优劣对轧制产品的质量和产量具有重大影响。

（3）各行各业对板带材厚度精度的要求越来越高，对轧机液压辊缝控制系统的控制要求也随之越来越高。

在实际轧制过程中，影响轧后带材厚度精度的因素很多，分析系统参数变化对轧制厚度及系统品质的影响，可为系统的优化设计及对轧制过程的参数设定提供基础。

由于冷连轧机无法停产做实验（1676mm冷轧机停产一天的损失就会将近二千万元），因此有必要借助计算机手段，对影响其厚度精度的液压辊缝控制系统进行仿真，以便了解这些因素对板厚精度影响的规律，提出消除或减小该影响的方案。

在板带材工业加工过程中，生产的速度越来越快，要求的效率也越来越高，因而要求液压辊缝控制系统能在最短的时间内达到给定的目标。

这也就要求保证两点：一是控制模型的准确性和合理性；二是液压压下的快速性。

（4）因此，必须对液压辊缝控制的控制算法和执行机构进行进一步的研究，以选择最适合某套轧机的控制模型和提高执行机构的反应能力。

板带材几何尺寸包括纵向厚差，横向厚差和板形。

纵向厚差是指以板宽中点处沿轧制方向的厚度之差；横向厚差是指板带材同一横断面上，中点与边部的厚度之差，板形直观上讲是指板带材的翘曲程度，实质是指板带材内部残余应力沿横向的分布。

铸轧机的结构设计

铸轧机的结构设计一台机械能否正常运转不仅与其传动系统有着密切的关系, 而且还与结构设计的合理性有着更紧密的关系, 所以本章内容的设计及说明成为本次设计关键部分.铸轧机的主要结构部分包括:轧辊装置,上机架,下机架,侧封装置,和清辊装置. 由于双辊铸轧技术是一种用双辊的表面来冷却液态钢水并使之凝固以生产薄带钢的方法，其工艺特点是液体金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形，在很短的时间内完成从液体金属到固态薄带的全过程. 所以铸轧辊的设计是轧机能够生产高质量棒线材的核心技术. 下面我将从辊芯, 辊套及其冷却方面开始设计。

2.1 铸轧辊套材料的选择及结构设计铸轧辊主要是由一个中心部位钻有进，出水孔，表面带有沟槽的辊芯和一个辊套组成的。

它是铸轧机中最关键的部件，直接响影着产品的质量。

所以辊芯，辊套从材料的选择，结构的设计，加工的顺序，装配的方法到使用过程每一步都显得十分重要。

2.1.1 铸轧辊辊套材料的选择2.1.1.1 铸轧辊辊套的工作负荷在铸轧过程中，熔铝进入连铸机轧制区并直接同辊套外表面接触，而这个辊套的内侧则受到冷却，就是为了吸收液铝中过多的热量，把它转变成固态铝。

因此，这种铸轧辊的工作能力直接取决于辊套材料的热导性，而辊套被装到辊芯上，为了保障这种辊套在高温下都能牢固的固定在辊芯上，这种辊套材料应该有很低的热膨胀率，即必须在温度为600℃时显现出足够的强度和良好的塑性。

由于在运行时受到复杂载荷的作用，在辊套的表面上会产生不同程度的网状热裂纹，裂纹的扩展速率主要是由力学性能和工艺特点决定的，特别是强度和可塑性的比率。

2.1.1.2 铸轧辊材料的选择辊套材料应具备下述特性：导热性好，耐热变负载，有相当高的强度与刚度，不与铝熔体反应，所以确定辊套时要做综合考虑，根据多方面资料搜索，铸轧机辊套通常采用如下两种材料（见表一）这两种材料能使上述所要求的性能之间达到适当的匹配!保证铸轧机具有最好的工作特性。