燕山大学轧机设计复习题

轧机设计理论复习资料(学委喷血暴毙GOING ）第一章1. (1)轧钢机械：轧钢机械或轧钢设备主要指完成由原料到成品整个轧钢工艺过程中使用的机械设备。

一般包括轧钢机及一系列辅助设备组成的若干个机组。

(2)主机列：通常把使轧件产生塑形变形的机器称为轧钢机。

轧钢机由工作机座、传动装置及主电机组成，这一机器系统称为主机列。

(3)主要设备：同主机列。

(4)辅助设备：除轧钢机以为的各种设备，统称轧钢车间的辅助设备。

2. 轧钢机的标称：钢坯轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊的名义直径，因此，钢坯及型钢轧机是以轧辊名义直径标称的，或用人字齿轮座齿轮节圆直径标称。

当轧钢车间中装有数列或数架轧机时，则以最后一架精轧机轧辊的名义直径作为轧钢机的标称。

钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辊辊身长度，因此，钢板机是以轧辊辊身长度标称的。

钢管车间轧钢机则是以直接以其能够轧制的钢管最大外径来标称的。

3. 轧钢机的分类：(1)按用途分：开坯轧机、型钢轧机、板带轧机、钢管轧机和特殊轧机。

(2)按轧辊布置形式分分类：水平轧辊的轧机，具有立式轧辊的轧机，具有水平轧辊和立式轧辊的轧机、具有倾斜布置轧辊的轧机以及其他轧机。

(3)按工作机座的排列方式分类：单机架式、多机架顺列式、横列式、半连续式、串联往复式、布棋式等。

4. 轧钢机主机列的组成：轧钢机由工作机座、传动装置及主电机组成。

5. 工作机座的组成：机架、辊戏、压下、弯辊、换辊装置、平衡装置。

第二章1. 轧辊的结构及各部分的作用： (1)结构：辊身、辊颈、轴头三部分。

(2)作用：辊颈安装在轴承中，并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，传递轧制扭矩。

辊身是轧辊的中间部分，直接与轧件接触，并使其产生塑形变形，是轧辊的工作部分。

2. 轧辊的公称直径的定义及其确定：型钢轧机以齿轮座的中心距。

初轧机则把辊环外径。

3. 型钢轧机轧辊强度的计算：通常对辊身只计算弯曲，辊径计算弯曲和扭转。

对传动端轴头只计算扭转，采用轧辊时，合成应力按第四强度理论计算：223τσσ+=p ；对铸铁辊，根据莫尔理论合成的计算应力为22''42121τσμσμσ+++-=j ；梅花轴头的最大扭转应力发生在它的槽底部位，当1266.0d d =时，其最大扭转应力为3107.0dkμτ=4. 二辊板轧机轧辊的强度计算：轧制力看成均布，左右对称，轧制力qb p =，b 为轧件宽度 5. 四辊轧机弯曲力矩的分配（推导）：四辊轧机的支承辊径2D 与工作辊径1D 之比一般在1.5~2.9范围内。

显然，支承辊的抗弯断面系数较工作辊大得多，即支承辊有很大的刚性。

因此，轧制时的弯曲力矩绝大部分由支承辊承担。

在计算支承辊时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。

由于四辊轧机一般是工作辊传动，因此，对支承辊只需计算辊身中部和辊径断面的弯曲应力。

推导过程：（题目）)2(211wb w b b w z w b w b b b b D D M M M M M D D EI M EI M w b W W w+>>+=++===ρρρρρρ、？，求，，， 44112222)1(1,2wb w b w b b w w b b wb b b w b bww b b wb b wbb w w b b w b w b D D I I M M I I M M D D D D I I M M D D D D I I M M EI M D D ==⇒=≈--∴<<+=--+=-=⇒=++=ρρρρρρρρρ6. 四辊轧机轧辊弯曲强度和接触强度计算： 弯曲强度：辊径的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即为许用弯曲应力处的距离；断面到支反力和为、断面的直径；和为、为总轧制力；式中，b b b R PC C P R d PC R d PC 222112211d d ,2.0,2.0212211322222311111----≤=≤=------σσ支承辊辊身中部3-3断面处弯矩最大。

3-3断面的弯矩表达式：b32330024.033),84(R l l D P l l ll P M w ≤⎪⎭⎫⎝⎛-=--=-σ断面的弯曲应力为辊身中部距为两个压下螺丝的中心为辊身长度；由于有支承辊承受弯曲力矩，故工作辊可只考虑扭转力矩，仅计算传动端的扭转应力。

扭转应力为断面系数为工作辊传动端的扭转的最大传动力矩；为作用在一个工作辊上其中k k kkW M W M ,=τ工作辊与支承辊间的接触应力： 最大压应力及接触区宽度2b 可由下式计算：()()()()()[]max (max)max Max 45Max 452121Max 2121212222121121212121212212121221max 256.0324.0,52.1b b q 637.03.0;1;1;q ,22σττσττσυυυυυυυσ=≤=+=====-=-=++=++=︒︒zy r r E r qr E E E k E k K k r r D D r r K k r r q D D K k D D q b q 最大反复切应力为：；值应小于许用值，破坏，为保证轧辊不产生疲劳，；则简化为泊松比相等并取和弹性模数，若两轧辊为两轧辊材料的泊松比ππ，的直径及半径；为相互接触的两个轧辊、、、度上的负荷为加在接触表面单位长式中πππ）（）（7. 弯矩和剪力引起的挠度计算：简支梁法计算轧辊的挠度：设轧件与轧辊间作用着均布载荷q ，且bpq =，p 为轧制力、b 为轧件宽度、l 为辊身长度、c 为支反力作用点到辊边的距离。

轧辊辊身中点总挠度为Q M f f f +=, Q M f f 、——由弯矩和切力所引起的挠度值()()()()距离为轧辊轴承中心之间的为剪切系数、为弹性模数、π截面系数、a G E d D c b a D G p f d D c b ab a ED p f k dx GF x Q x Q k f dx EI x M x M f Q M Q M ,122164488.18910,22433234''⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛++-====⎰⎰ 8. 轧辊中点与板边的挠度差（'f ）计算及其意义：21'2322'1321'1'2'1'28)712(8.18)712(384GD Pbb GF KP f b ab EDPf b ab EI P f f f f π切力引起的或其中弯矩引起的==-=-=+=9. 轧辊中点挠度及其与端部挠度差（"f ）计算及其意义:)2(),4412(8.182"232324"1"2"1"bL GD KP f b L b L aL EDP f f f f -=+--=+=π其中切力引起的其中弯矩引起的10. 四辊轧机工作辊与支撑辊接触变形计算：如果把支承辊与工作辊间的弹性压扁看作是两个圆柱体的接触变形，并假设其压力分布是均匀的，则根据赫茨定理可以推出工作辊与支承辊间的压扁公式：qD D q k k k k L P L Pq D D bD D k k q bW W W b W b W θθδθδδ+=+==++=97.0ln b ,q ),4ln 32)(2212122212则设宽度的一半为工作辊与支承辊接触数；为与轧辊材料有关的系、为工作辊辊身长度；为轧制力，其中单位负荷，为作用在工作辊辊身的辊、支承辊的直径；为工作、弹性压扁；为工作辊与支承辊间的式中（π第三章1. 闭式机架设计的方法和步骤：（1）将机构的机构简图简化为钢架，即以机架各断面的中性轴的连线组成框架，近似地处理成直线或规整的圆弧线段，并确定求解断面的位置（2）确定静不定阶数，如一般闭式机架是三次静不定问题，需作一系列假设来简化模型，降低静不定阶数（3）确定外力的大小及其作用点（4）根据变形协调条件，用材料力学求解静不定和力矩（5）根据计算截面的面积、惯性矩、中性轴线的位置及其承载情况，求出应力和变形。

第四章1.工作机座的自然刚度：在轧制时，由于轧制力的作用，轧钢机工作机座产生一定的弹性变形，是工作机座产生1mm 弹性变形所需的轧制力。

它表示了机座抵抗弹性并行的能力，是机座固有的属性。

2.工作机座的等效刚度：在液压压下的轧机厚度控制系统中，可以采用改变辊缝调节系数p c 的办法，控制和改变轧机的“刚度”来实现不同厚度控制要求，这种可以变化的刚度称为机座当量刚度。

3.P-H 图：P-H 图即弹塑性曲线，是将弹性曲线和塑性曲线绘制在一个图上，能较直观的表达各种轧制条件和机座刚度对轧件厚度的影响。

4.弹性特性曲线：用来表示轧制力与机座弹性变形的关系曲线。

5.塑性特性曲线：用来表示轧制力和乍见厚度关系的曲线6.提高工作机座刚度的途径：①合理确定各个受力零件的尺寸，提高承载零件的刚度，包括：a ，增大轧辊直径；b ，缩短辊身长度；c ，采用多列圆柱滚动轴承或液体摩擦轴承；d ，增大压下螺丝的直径，采用短应力线轧机 ②采用预应力轧机7.可变刚度机座的各种控制状态：（1）当1=p c 时，K 为无穷大，称为恒辊缝控制，轧辊辊缝的调整量完全补偿了轧件厚差；（2)当10<<p c 时，K 大于机座刚度系数C 而小于无穷大，这是硬特性控制，轧辊辊缝调整量只能补偿部分轧件厚差（3）当0=p c 时，K 等于机座刚度系数C ，这是恒定原始辊缝控制，轧件厚差完全不能补偿，轧辊辊缝根本不调整；（4）当0<p c 时，K 小于机座刚度系数C ，这是软特性控制，轧辊辊缝调整方向与轧件厚差的方向相同；（5）p c =无穷大时，机座刚度为0，为恒压控制，不调整由于坯料厚差所形成的轧件厚度差。

8.液压压下厚度控制的工作原理及设计液压压下时需要注意的问题： 工作原理：（1）在轧制前首先完成辊缝调整；（2）轧制过程中，当轧制力P 发生变化而产生厚差变化，通过压力比较器与给定轧制力L p 比较，输出压力差P ∆。

再经过压力和位置转换器与辊缝调节装置，将予以补偿的辊缝调节量输入综合比较器，输出辊缝调整信号，通过放大器和伺服阀使压上油缸动作，修正原始辊缝，实现辊缝补偿调整。

需要注意的问题：1、逐步提高供油压力，以提高系统的反应速度和控制；2、也可减小液压缸的直径；3、尽可能缩短伺服阀液压缸间的管路尺寸；4、减小运动件的摩擦；5、设排气装置，保持压力油的清洁；6、安装位置在上轧辊轴承上下、下支承辊与下横梁之间 第五章1、剪切机的定义及分类：用于对轧件进行切头、切尾或剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。