四辊轧机的计算
四辊轧机辊系弹性变形高效计算方法
普通影响函数的基本思路是将辊系沿轴向划分 一定数量的单元，假设每个单元上承受均布压力，即 通过分段均布压力逼近真实的曲线分布力，因此其计 算精度与单元划分数直接相关。图 1 所示为采用普 通影响函数法计算的某四辊轧机有载辊缝形状的误 差与时耗随单元划分数的变化规律，其中最大误差指 当前计算有载辊缝形状与单元划分数为 100 时有载 辊缝形状的最大差值，均方差指当前计算有载辊缝形 状与单元划分数为 100 时有载辊缝形状的均方差。
由图 1 可知，当单元划分数超过 40 时，随着单元 划分数的增加，计算精度的提高极为有限；当单元划 分数小于 10 时，随着单元划分数的减少，计算误差 急剧增加；随着单元划分数的增加，计算时间按照抛 物线规律增加，这是由于普通影响函数的计算时间 主要消耗在线性方程组的求解上，而求解线性方程 组的运算量与单元划分数的平方近似呈正比。通过 上述分析可知，要达到较高的精度，普通影响函数的 单元划分数不应小于 40，对于四辊轧机而言，相应的 计算时间不小于 20 ms。
n
∑ qwb( y)＝ ai yi， (y1＜y＜y2)
（1）
i＝0
式中：ai 为辊间压力横向分布系数；n 为辊间压力多
项式最高次数。
根据莫尔积分法，可得在式（1）分布力作用下支
撑辊的挠曲位移见式（2）。
n
∑ fb( y)＝ aiαb(i,y) i=0
（2）
式中：αb 为 i 与 y 的函数。 αb 的具体表达式见式（3）。
Abstract：The calculation speed of the general influence function method is slow. To solve the problem, a new high-efficiency calculation method of roll stack elastic deformation for four-high mill was proposed based on the analysis of the main factors affecting the calculation precision and speed of general influence function method. In this method，the transverse distribution of the pressure between rolls and rolling pressure were described by high-order polynomial，reducing the calculated amount of roll deflection. Compared with the general influence function method，the order of linear equations to solve the pressure between rolls was significantly reduced，thus greatly saving the computing time. With this method，the single computing time of roll stack elastic deformation for four-high mill was less than 1 ms. Meanwhile，the computing accuracy matched well with that obtained by general influence function when dividing into 100 elements. It provided the ideal necessary condition for the on-line setting of flatness，and it could be applied to other mill types. Key words：four-high mill；roll stack elastic deformation；influence function method；high-efficiency calculation method
毕业设计 轧辊的工艺计算
设计目录前言 (1)第一章轧辊的工艺计算1.1 轧辊的基本参数 (5)1.2 轧辊的材料、轧辊的硬度面 (5)1.3 轧辊的强度校核 (6)1.4 工作辊与支承辊的接触应力 (9)1.5 轧辊的变形计算 (10)1.6 工作辊与支承辊间的弹性变形 (11)1.7 轧辊轴承的选择 (12)1.8 轴承寿命的计算 (12)1.9 轧辊轴承润滑 (13)第二章压下螺丝与螺母的工艺参数2.1 压下螺丝的选择 (14)2.2 压下螺母的选择 (15)2.3 电机的选择 (17)第三章轧辊平衡系统的工艺参数3.1 支承辊平衡缸的选择 (18)3.2 工作辊平衡缸的选择 (19)第四章机架的工艺参数4.1 机架的主要结构参数 (20)4.2 机架的结构 (21)4.3 机架的强度计算 (24)第五章工作机座刚度计算5.1 轧辊系统的弹性变形 (25)5.2 轧辊轴承的弹性变形 (26)5.3 轴承座的弹性变形 (27)5.4 压下系统的弹性变形 (28)5.5 支承辊轴承座和压下螺丝间各零件的弹性变形 (30)5.6 压力调心板的接触变形 (31)5.7 机架的弹性变形 (32)第六章轧辊轧制力矩的计算 (33)第七章减速器 (34)第八章万向接轴的选择 (35)第九章电动机容量计算与校核9.1 主电机容量的计算 (36)9.2 主电机容量的校核…………………………….结束语 (39)参考文献 (40)前言随着汽车、制罐、无线电技术等部门的迅速发展，冷轧薄板的产量日益增加。
冷轧的生产成本比热轧的高10%，投资费用比热轧多20-25%，但冷轧钢板的性能和质量都比热轧的好，在同样的用途下，可以节约金属达30%，故冷轧薄板得到迅速发展。
美国使用的薄板几乎百分之百都是冷轧的，热轧薄板的焊管冷弯型钢的坯料都是冷轧的。
目前，国外绝大多数薄板是连续式生产，成卷供应。
冷轧薄板轧机有：连续式冷轧机，多辊式轧机（八辊，十二辊，二十辊等），四辊可逆冷式轧机，六辊冷轧机和特殊轧机。
D2_2轧辊强度计算
[ ] [ ] 0.577[ ] 3
机动
三、型钢轧辊的强度校核
轧制压力近似为集中载荷 型钢轧辊载荷 作用点在孔型轧槽底部中点
轧件在不同轧槽轧制, 作用点是变动的
①载荷分析 确定轧制压力, 支撑力和驱动扭矩, 画受力图
②计算弯曲力矩和扭转力矩
M xeP , a (a x)( a e) P R2 (a x) , a R1 x x ae x ae
辊身中部弯矩 M max
P b (a ) 4 2
cP 辊颈弯矩 M j 2
以下步骤与型钢轧辊强度校核相同
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③确定危险断面 轧辊辊身中点处是危险断面, 进行弯曲强度计算
辊身与辊颈过渡处也是危险断面, 按合成应力计算 ④计算弯曲应力和扭转应力 辊身最大弯曲应力 辊颈扭转应力 轴头扭转应力
当支撑辊传动, 支撑辊中部计算弯矩, 辊颈计算弯扭合成
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五、四辊轧机接触强度计算
H. 赫兹理论 两个圆柱体在接触区内产生局部弹性压扁 压应力呈半椭圆形分布, 最大压应力在接触面中部
max
2q 2q ( D1 D2 ) b 2 ( K1 K 2 ) D1D2
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1 1 1 2 K1 , K2 E1 E2
2q( K1 K 2 ) D1D2 b D1 D2
轧钢等轧制力_张力等常用公式
四辊轧机轧制力经验公式：工作辊长度L(mm)*系数A(一般取值1.4～1.48)，得出的值单位为吨（t）
绝对压下量＝入口厚度H－出口厚度h
绝对宽展量＝出口宽度b－入口宽度B
绝对延伸量＝出口长度l-入口长度L
计算带钢轧完后的总长：入口厚度除以轧完的厚度乘以入口长度
延伸系数=入口长度/出口长度
压下系数=入口厚度/出口厚度
如果对于碳钢，张力=(0.18+0.01*n)*弯形抗力，n为道次数。
1450轧机轧制力控制在1吨/mm钢板以内，800轧机控制在0.60吨/mm钢板以内。
取张力T=k×σs×b×h
式中：k为张力系数板厚为0.3~1mm时k＝0.5~0.8
板厚为1~2mm时k＝0.2~0.5
板厚为2~4mm时k＝0.1~0.2
σs为屈服强度
b为板宽
h为板厚
卷取张力T=k×σs×b×h
式中：k为张力系数板厚为0.3~1mm时k＝0.5~0.8
板厚为1~2mm时k＝0.2~0.5
板厚为2~4mm时k＝0.1~0.2
如果对于碳钢，张力=(0.18+0.01*n)*弯形抗力，n为道次数。
1450轧机轧制力控制在1吨/mm钢板以内，800轧机控制在0.60吨/mm钢板以内。
《轧钢机械》一书中有具体计算和选择方法
多辊轧机主要业绩。
四辊轧机扭矩测量方案和扭振的计算
四辊轧机扭矩测量方案和扭振的计算
四辊轧机的扭矩测量和扭振计算方案如下：
1. 扭矩测量方案
四辊轧机的扭矩测量可以采用两种方式：动力学测量法和静力学测量法。
动力学测量法：通过测量轧制物料的加速度和力学模型，计算出轧机的扭矩。
具体测量步骤如下：
a) 将加速度传感器安装在轧机传动轴上。
b) 通过调整抵抗器电阻、转速控制器和计算机软件，计算出轧机的扭矩。
静力学测量法：通过测量轧机的形变和参考标准，计算出轧机的扭矩。
具体测量步骤如下：
a) 将应变计贴在轴承壳体上。
b) 通过调整电子秤和软件，计算出轧机的扭矩。
2. 扭振的计算
四辊轧机的扭振可以通过建立轧机动态模型和分析系统的振动特性来计算。
具体计算步骤如下：
a) 建立轧机的动态模型，包括轧机的结构、扭矩、弹性变形等关键因素。
b) 分析轧机的振动特性，包括自由振动和强迫振动。
c) 计算轧机的扭振，包括振幅、频率、相位等参数。
d) 根据计算结果制定调整方案，减少轧机的扭振。
四辊可逆式冷轧机设计计算书
四辊轧机设计计算书3.1 冷轧轧辊的组成冷轧辊是冷轧机的主要部件。
轧辊由辊身、辊颈和轴头三部分组成。
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。
轴头和连接轴相连，传递轧制力矩。
工作辊和支撑辊的结构如图所示。
工作辊结构支撑辊结构3.2、 冷轧辊系尺寸的选择冷轧过程中，轧辊表面承受很大的挤压应力和强烈的磨损，因此，冷轧工作辊应具有极高而均匀的硬度，一定深度的硬化层，以及良好的耐磨性与抗烈性。
降低轧辊硬度，虽然改善抗烈性，但耐磨性降低，因此，必须正确选择轧辊表面硬度。
冷轧辊用钢均多为高碳合金钢，如29r C 、o r M C 29等，我们这里选工作辊的材质为o r M C 29。
轧件对冷轧工作辊巨大的轧制压力，大部分传递给支撑辊上。
支撑辊既要能承受很大的弯曲应力，还要具有很大的刚性来限制工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。
轧机支撑辊的表面肖氏硬度一般为HS45左右。
目前为提高板厚精度与延长轧辊的寿命，支撑辊硬度有提高的趋势。
支撑辊常用钢号为o r M C 29、V C r 9、及o n r M M C 60，我们这里选支撑辊材质为o r M C 29。
3.3、 辊系尺寸的确定1) 辊身长度L 及直径D 的确定。
辊身长度L 应大于所轧钢板的最大宽度m ax b ，即 []2max a b L += （3.1）当m ax b =400—1200 mm 时，a=50—100 mm ，现m ax b =500mm ，取a=50mm 所以 mm a b L 55050500max =+=+= 四辊轧机的辊身L 确定以后，根据经验数据：8.18.02-=D L来确定支撑辊直径2D ，取7.12=D L所以 mm LD 3207.12==对于支撑辊传动的四辊轧机，一般选4312-=D D ，现取2.312=D D则 mm D D 1002.33202.321===2) 轧辊辊颈尺寸d 和l 的确定。
5000mm热轧宽厚板四辊可逆式轧机辊系设计--毕业设计
太原科技大学本科毕业设计说明书5000mm热轧宽厚板四辊可逆式轧机辊系设计Design of four roller reversible rolling mill of hot rollingheavy plate 5000mm学院（系）：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化（冶机）学生姓名：学号：指导教师：指导教师：完成日期：2014年6月1日太原科技大学Taiyuan University of Science and Technology摘要随着经济社会的发展，特别是战争年代，大型战舰，大型战机的制造需要，对钢材的尺寸要求也越来越大。
这样就催生了人们对大型轧材的研究与探索。
大型宽厚板应运而生。
在航空母舰，大型水面战舰的制造上对，宽厚板，特别是5米宽厚板的需求是巨大的，由此如雨后春笋般出现的的5m宽厚板轧机的研究与投产更是越来越多。
一个宽厚板生产流水线，包括开坯粗轧机，精轧机，保温坑，冷却装置，切割机等等。
本设计主要只对轧机组进行设计，本设计主要介绍了5000mm热轧宽厚板四辊可逆轧机的轧制力，支承辊与工作辊尺寸，轴承寿命和弯辊装置计算。
本说明书按照设定的最大轧制力和产品规格参数设计计算了5000mm宽厚板轧机的轧辊的尺寸参数，轴承寿命和的基本参数以及校核，选择了轴承结构与类型，轧辊平衡装置也进行了相关设计计算。
其中轧辊尺寸确定是根据来料的规格尺寸确定的。
轧辊轴承的确定根据轧机在轧制过程中的受力状况，工作条件所确定的。
轧制力的计算采用了艾克伦德公式。
关键词：宽厚板;轧机设计;辊系设计;弯辊装置5000 hot-rolled heavy plate four reversing mill roll systemdesignAbstractWith the development of economy and society, especially in wartime, large warships , large aircraft manufacturing needs , the size requirements for steel is also growing . This gave birth to the people to study and exploration of large rolled . Large heavy plate came into being. On aircraft carriers, surface warships manufacturing right, heavy plate , especially 5 -meter-wide slab demand is huge, thus mushroomed 5m heavy plate mill of the research and production is increasing. A heavy plate production lines, including the breakdown roughing mill , finishing mill , heat pits, cooling devices , cutting machine and so on. The design of the main groups only mill design , the design introduces a heavy plate rolling force 5000mm hot rolling four-high reversing mill , the size of the backup roll and work roll , and roll bending device bearing life calculation . In accordance with the instructions set maximum rolling force and product specifications designed to calculate the dimensions 5000mm heavy plate rolling mill rolls , bearing life and the basic parameters and checking, select the bearing structure and the type of roll balancing devices have also been relevant design calculations. Determine which roll size is determined according to the size of the incoming specifications . Roller bearing is determined during rolling mill according to the stress condition , determined by the working conditions . Rolling force calculation using the formula Ike LundKey Words：Heavy plate mill design; roll system design; roll bending device目录摘要 (I)Abstract (II)1 文献综述....................................................................................................... - 1 -1.1 国内................................................................................................... - 1 -1.1.1 国内宽厚板产业先驱——鞍钢股份有限公司................... - 1 -1.2 国外................................................................................................... - 2 -2 轧辊设计....................................................................................................... - 6 -2.1 轧辊结构与尺寸............................................................................... - 6 -2.1.1 轧辊的结构........................................................................... - 6 -2.1.2 轧辊辊身尺寸....................................................................... - 6 -2.1.3 轧辊辊颈尺寸d和l的确定 ............................................... - 7 -2.2 轧辊力能参数计算........................................................................... - 8 -2.2.1 基本参数............................................................................... - 8 -2.3 轧辊材料选择................................................................................... - 9 -2.4 艾克伦德方法计算轧制时的平均单位压力................................. - 10 -2.4.1 变形阻力............................................................................. - 10 -2.4.2 变形速度............................................................................. - 10 -2.4.3 轧制压力............................................................................. - 11 -2.5 轧辊传动力矩................................................................................. - 12 -2.6 小结................................................................................................. - 13 -3 轧辊强度校核............................................................................................. - 14 -3.1 影响轧辊强度的因素..................................................................... - 14 -3.2 小结................................................................................................. - 17 -4 轧辊轴承..................................................................................................... - 18 -4.1 轴承的选择..................................................................................... - 18 -4.2 轴承寿命计算................................................................................. - 18 -4.3 小结................................................................................................. - 19 -5 轧辊弯辊装置............................................................................................. - 20 -5.1 液压弯辊装置................................................................................. - 21 - 参考文献......................................................................................................... - 22 - 致谢......................................................................................................... - 24 -1 文献综述有句话是这么说的：战争年代，工业的发展速度和创新水平都能得到很大的提高。
4200mm四辊中厚板精轧机力能参数计算
4200mm四辊中厚板精轧机力能参数计算摘要中厚板轧机是轧钢行业中的主力轧机，其装备水平及拥有量是一个国家钢铁工业发展水平的重要标志。
因此，中厚钢板是国民经济发展不可缺少的钢材品种，各国对中厚板生产都很重视。
本设计阐述了4200mm四辊中厚板精轧机力能参数机选过程。
主要内容包括：设计方案设定、生产工艺流程、确定轧机主要参数和工艺制度；设计内容包括：生产方案的确定、生产工艺流程、典型产品的工艺计算、本设计以提高生产率、降低生产成本、减轻劳动强度、提高产品质量及综合经济效益为设计原则。
关键词：中厚板，压下规程，力能参数，轧制力，工艺流程目录1、概述 (1)1.1 中厚板轧制发展史 (1)1.2 中厚板轧制技术发展趋势 (1)2、设计方案 (1)2.1工艺方案的选择 (1)2.2 主机型式选择 (1)2.3 相关设备的选择 (1)2.3.1加热炉 (1)2.3.2冷却装置 (2)2.3.3除磷 (2)2.3.4矫直机 (2)3.主要设备的技术参数 (3)4.工艺流程设计 (3)4.1生产工艺流程 (3)4.2轧制制度 (4)5.轧制工艺规程 (4)5.1咬入能力 (4)5.2 压下量校核 (4)6.确定轧制规程 (5)6.1 确定轧制速度 (5)6.2确定轧制延续时间： (5)6.3轧制温度确定 (6)6.4计算各道次变形程度： (7)6.4.1各道次变形速度 (7)6.4.2各道次变形抗力 (8)6.5计算各道次平均单位压力 (9)6.6计算各道次总压力 (10)6.7计算传动力矩 (10)7、车间技术经济指标 (12)7.1各类材料消耗指标 (12)7.2综合技术经济指标 (14)8、结语 (15)参考文献 (16)1、概述1.1 中厚板轧制发展史国内许多中厚板轧机的轧制过程都是采用人工制定轧制规程,然后通过实际轧制状态的变化进行轧制规程的手动调整,以适应轧件和轧辊的变化,这种轧钢方式可以充分发挥操作人员的人工智能,取得了较好的轧制效果。
四辊冷轧机设计之轧辊系统设计说明书
毕业设计（论文）任务书摘要∅∅⨯小型四辊冷轧机，其特点是工作稳定、操作简单、轧制本轧机为190/500450板形好。
本设计主要是针对此轧机的轧辊系统，考虑到产品的稳定性、结构布局、使用寿命，进行轧辊的尺寸计算、刚强度校核、弯曲变形校核、轧辊轴承的选择和使用寿命校核。
同时采用了工作辊传动，这种形式对轧制过程比较有利。
设计中运用斯通公式计算轧制力，由于轴承座的固定性，轴承座要承受偏负荷，轴承磨损严重不但减小使用寿命而且影响轧辊的外形进而对轧制板形产生极大的影响，轧制力大时影响更明显。
因此轧辊的尺寸设计、材料选择很重要而且必须对轧辊和轴承进行必要的校核。
关键词：四辊冷轧机、轧辊、轧辊轴承、轧制力Abstract∅∅⨯small four-high cold rolling mill, characterized by The mill is 190/500450stability、simple in operation and good shape by rolling. This design main for the mill’s roller system, take the mill’s stability、configuration and the service life, it’s necessary to checkout the intensity、barely and distortion by bending of the rollers and the service life of the bearing besides calculate the sizes of the rollers and choosing the bearings. At the same time, drive work roll is the main drive mode for this mill, which form is more favorable for the rolling process.I t’s well-off during the design. In the design I have found that due to the fixity of the bearing chock, the biased load will appear in the bearing chock, and the bearings will fray badly, which leads to the short service life of the bearings and influences the rollers’ shape , and then influence of the sizes of the rolling steels, the infection will be strictness under the heavy roll force. Therefore, it’s important to design the rollers’ size and choose of the material, it is must to checkout the rollers and the bearings.Keywords：4-high cold rolling mill、roller、roller bearing、roll force前言50年代以来，我国的钢铁工业取得了巨大的成就，轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节。
四辊轧机
四辊可逆式冷轧机的压下装置设计摘要压下系统是连轧机的关键设备之一，其设计制造水平直接影响成品的质量和生产企业的经济效益。
目前国内广泛应用的连轧管机组中大部分采用的是电动压下系统。
和电动压下相比，液压压下有其无可比拟的优势。
由于国内在这方面的研究起步较晚，只有宝钢、天津钢管公司等少数大型企业连轧机采用了液压压下系统。
液压压下系统代表了当今轧机组工艺设计和制造的最新发展水平，为了打破国外企业在这方面的技术垄断，提高我国连轧机组设计制造在国际上的竞争力，设计制造出国产采用液压压下系统的连轧机组是十分必要的，因此对连轧管机液压压下系统的研究具有重要的理论和实际意义。
本课题研究的主要内容是设计出一套用于连轧机的液压伺服压下系统，用来对连轧机轧辊的压下位置进行控制。
关键词：四辊可逆冷轧机；液压压下系统；液压缸ABSTRACTThe press down device is one of the key equipment of the tube mill，its design and manufacture level directly influences the end product quality of seamless steel pipe and the benefit of production enterprise．At present the electric screw down gear is mostly used in the tube rolling train that is widely applied in home．With electric screw down gear comparing，the hydraulic press down system has its incomparable superiority．Because the domestic studies on this aspect are late，only the tube mills from oversea that are adopted in the minority major corporations such as Bao Steel Corporation、Tianjin Steel pipe Company and So on useing the hydraulic press down system，which has represented now most recent development level of the technological design and manufacture of the tube rolling train．It is very necessary to design andmanufacture the homemade tube rolling train with hydraulic press down system,in order to break the monopoly of overseas enterprise and enhance our countrymanufacture the homemade tube rolling train with hydraulic press down system，in order to break the monopoly of overseas enterprise and enhance our country.KEY WORDS:draulic press down system;tube mill;Four-high reversing mill第一章 绪论1.1 液压控制系统1.1.1 液压控制系统概述液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。
四辊轧机设计演示
液压压下装置是用液压缸替代传统压下螺丝、螺母来调整轧辊辊缝的，在这种装置中，除了液压缸以与与之 配套的伺服阀和液压系统外，还包括检测仪表与运算控制系统。与电机压下装置比较，液压压下系统的优点：
快速响应好，调整精度高。 过载保护简单、可靠、传动效率高。 采应各种轧制与操
式中： ——总投资额，
——年平均净收益，
——基准回收期，冶金行业 年
显然 ，所以经济可行，且有很大的利益空间。
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各种毕业设计与其CAD QQ1297385602
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2050四辊轧机
致谢 在本次论文即将结束之即，首先应该感谢老师，是他对我悉心指导与关怀，我才能顺利完成本次论文，楼老
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各种毕业设计与其CAD QQ1297385602
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2050四辊轧机
热轧的优点 热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的 能量消耗。 热轧能改善金属与合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺
陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。
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各种毕业设计与其CAD QQ1297385602
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2050四辊轧机
压下装置的选择 压下装置是调整工作辊辊缝的装置，本轧机采用液压压下装置。 随着工业的发展，带钢的轧制速度逐渐提高，产品的尺寸精度要求日趋严格。特别是采用厚度自动控制系统
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四辊轧机刚度的计算分析
图 1 机架有限元模型
轧制过程中 , 机架受力很复杂 , 包括轧制 力 、摩擦力 、附加力 、冲击力等 , 但以轧制力为 最大 , 其它力远小于轧制力 , 因此忽略其它力的 影响 , 只取轧制力为外载荷 。上下横梁中部为对 称面 , 地脚螺栓处为刚性约束 (六个自由度 ) 。 在上横梁的下表面和下横梁的上表面分别施加 10MN的轧制力 (轧制力为 40 MN , 单片机架受力 为 20 MN , 二分之一机架受力为 10 MN ) 。
mm
(最 大 辊 径
)和
δ R
=
51055 mm (最小辊径 ) 。
313 轴承座及轴承座与牌坊间的变形量
根据文献 [ 3 ] , 有
δc = 810 ×10 - 8 P ×01102
= 01326 mm
(2)
式中 , P为轧制力 , N。 314 机架刚度及各部分变形所占比例
(1)对最大辊径 , 总的变形量为 11275 + 31614 + 013264 = 51215 mm
357
66014
2500 2478113 31198
357
66014
2800 2846317 31483
对上述数据进行线性回归 , 得到最大直径的
辊系刚度为 11 069 kN /mm , 最小直径的辊系刚度
为 7 913 kN /mm。则轧制力为 40 000 kN时 , 辊系
变形分别为
δ R
=
31614
;
(
3
)轴承座及轴承座与牌坊间的变形量
δ C
。
3 轧机刚度计算
311 牌坊变形的有限元分析 根据所提供的图纸建立牌坊的几何模型 , 并
900四辊可逆冷轧机压下规程设计及机架设计与分析
1200四辊可逆冷轧机压下规程设计及机架设计与分析学院：机械工程学院班级：09级轧钢2班组员：岳猛超付振冲张刚廉慧祁福亮指导教师：许秀梅王健燕山大学专业综合训练（论文）任务书院（系）：机械工程学院基层教学单位：冶金系一、 原料及设计技术参数1.1、原料：08F 来料尺寸4.2mm ×1050mm 成品尺寸0.6mm ×1050mm Q235 来料尺寸4.2mm ×1050mm 成品尺寸0.6mm ×1050mm Q195 来料尺寸3.5mm ×1050mm 成品尺寸0.65mm ×1050mm1.2、成品出口速度v=8m/s 。
1.3、开卷机最大张力6吨，卷取机最大张力35吨。
二、 轧辊尺寸的预设定设计课题为“1200四辊可逆冷轧机压下规程设计及机架设计与分析”，则工作辊的辊身长度 L=1200mm ，辊身长度确定后即可根据经验比例值法确定轧辊直径，冷轧板带轧机1L / 2.3~3.0D = 常用比值为2.5 ~ 2.9；2L /0.8~1.8,D = 常用比值为0.9~ 1.4；21/ 2.3~3.5,D D =常用比值为2.5 ~ 2.9；对于支撑辊传动的四辊轧机，一般取21/3~4,D D =其中L 为辊身长度，1D 为工作辊直径，2D 为支承辊直径。
取 L/1D =2.5，12/3,D D =L=1200mm , 1D =480mm , 2D =1440mm三、 压下规程制定3.1、压下规程制定的原则及要求压下规程设计的主要任务是确定由一定来料厚度的板坯经过几个道次后轧制成为用户所需求的，满足用户要求的板带产品。
在此过程中确定所需采用的轧制方法，轧制道次及每个道次压下量的大小，在操作上就是要确定各道次辊缝的位置和转速。
因此，还要涉及到各道次的轧制速度，轧制温度，前后张力及道次压下量的合理分配。
在此过程中，主要考虑设备能力和产品质量，设备能力主要包括咬入条件，轧辊强度和电机功率三个要素，而产品质量主要包括几何精度和力学性能。
四辊带钢冷轧机轧制速度和张力计算概述
四辊带钢冷轧机轧制速度和张力计算简述
四辊带钢冷轧机速度如下图：
图一
轧机速度V ＝V2（忽略前滑角的影响＜0.1％＝
因此，轧机的速度V ＝i
n ×πφ n ——主电机转速rpm i ——主传动减速箱速比 φ——工作辊直径米（M ） 要附加说明的：工作辊直径φ是一变值——受热处理能力的影响，工作辊的有效磨削厚度≤10mm ，直径φ的变化≤20mm 。
同时，要验算卷取机的速度是否匹配。
卷取机的速度和张力计算：
卷取电动机的力矩 M 1＝1
n P ×975………㎏M （公斤.米） M 1——电动机力矩
P ——电动机功率（KW ） n1——电动机额定转速rpm 电动机低速轴（减速箱后）力矩 M 2＝M 1×i ×η
i ——减速箱速比
η——机械传动效率（0.85～0.9）
卷取机线速度 V3＝i
n 2×D 0×π n2——电动机最高转速（最小磁场转速） D 0——卷取机最小卷径……米（M ） 卷取机最大张力 F ＝M 2×D
2－F w ……公斤 D ——卷取机最大卷径……米（M ）
F w ——带钢弯曲扭矩（带钢弯曲卷绕在
卷筒上的力矩，带厚则大、卷取
直径小则大）
当速度V2和V3不相等时，以值小的为标定准则。
四辊轧钢机工作轴承受力分析及其精确计算
δｗθ（ｘ）＝
２ ＥｗＪｗ
ＳＳＳ ２２２
乙乙乙ｆ＇（ｚ）ｄｚｄｙｄｘ
０ｘｙ
式中：
Ｑ０（ｘ）—— —单位长度上的剪切力，Ｎ； Ｓｗ—— —工作辊的横截面积，ｍｍ２；
Ｊｗ—— —工作辊的极惯性矩；
Ｅｗ—— —工作辊的弹性模量；
Ｇｗ—— —工作辊的剪切模量。
１．２ 工作辊与轧板间弹性压扁的计算
依据 Ｈｉｔｃｈｃｏｃｋ 公式［３］，如图 ２ 所示，工作辊与轧板间的弹性压扁量
２ １２７０（３．０→１．１８） －０．６４ ０．１９ ６０．１４ ３２．２６ ３０．８９
３ １２７０（４．０→２．０） －０．７８ ０．２４ ６４．９０ ３９．４７ ４２．１７
４ １２７０（３．０→１．２） －０．８２ ０．２７ ６８．４５ ４０．８６ ４２．７８
５ １２７０（３．２５→１．０） －０．８０ ０．３２ ７９．５２ ５１．００ ４７．８
图 １ 工作辊受力 考虑到对称性，以工作辊的一半作为研究对象，受力如图 １ 所示。 工作辊承受支撑辊的弹性压扁作用力，其应力分布函数为 ｆ（ｘ），工作辊 与轧板之间的弹性压扁作用力（应力分布函数为 ｆ＇（ｘ））和弯辊力 Ｆｗ 的作 用。辊间弹性压扁和工作辊与轧件的弹性压扁采用中岛的修正半无限 体理论 ［１］，计算中设定弹性压扁函数为二次函数 （ｆ （ｘ）＝ａ＋ｂｘ＋ｃｘ２，ｆ＇（ｘ）＝ ｅ＋ｆｘ＋ｇｘ２），其系数可以通过轧板的边界条件确定［２，３］。对工作辊的剪力方 程 Ｑｗ（ｘ）和弯距方程 Ｍｗ（ｘ）分别为：
ｙ（ｘ）＝－δｗ（ｘ）－ｙ１（ｘ）＋０．５δｐ（ｘ）
（６）
板形方程为：
１／２δｐ（ｘ）－ δｗ（ｘ）－ ｙ１（ｘ）－１／２（ｈｃ－ｈｅ）＝０
（７）
四辊中厚板精轧机机架的强度与刚度计算
四辊中厚板精轧机机架的强度与刚度计算四辊中厚板精轧机机架的强度与刚度计算摘要本轧机为四辊中厚板精轧机，重点设计了机架部分。
机架是轧钢机的重要部件，⽤来安装整个辊系及轧辊调整装置，并承受全部轧制⼒。
因机架重量⼤，制造复杂，⼀般给予很⼤安全系数，并作为永久使⽤的不更换零件来进⾏设计，因此机架必须有⾜够的强度和刚度，以保证其应⼒分布均匀、变形尽可能⼩。
由于轧机机架⽐较复杂、不规则，⼀般采⽤闭式机架的强度和变形计算然后采⽤有限单元法校核机架的应⼒、变形及安全系数。
在以往机架的设计中，安全系数取得很⾼但仍不能保证机架的可靠⼯作，机架的破坏多在压下螺母孔、机架窗⼝转⾓处等压⼒集中⼤的部位，采列柯夫计算⽅法只能求得某些部位的应⼒值，⽽有限单元法能求出整个机架多部位的应⼒场，对其进⾏模拟计算，得出机架最危险的地⽅和应⼒分布规律，获得其变形，计算出轧机机架的刚度。
关键词：轧机机架、闭式机架、强度、刚度⽬录1、概述 (1)1.1 轧机机架 (1)1.2设计⽅案的确定 (1)2设计要求 (1)2.1设计题⽬及要求 (1)2.2设计参数 (1)3.机架的基本尺⼨及校核 (1)3.1机架的类型及结构 (1)3.2机架的主要结构参数 (2)3.3机架的材料和许⽤应⼒ (4)3.4机架强度计算 (4)3.5机架的变形计算 (9)3.6机架的刚度计算 (11)4.结语 (12)参考⽂献 (13)1、概述1.1 轧机机架轧钢机架是设备的⼀个重要⼤型部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上，其尺⼨和重量最⼤，在轧制过程中承受和抵消其主要负荷，⽽且要求机架的变形要⼩，以满⾜产品的质量要求。
因此机架必须有⾜够的强度和刚度，以保证其应⼒分布均匀、变形尽可能⼩。
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。
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，为提⾼轧机精度，需要有较⾼的机架刚度，因此采⽤闭式机架。
板带轧制力与力矩的计算
5 轧制力能参数计算与强度效核5.1 计算各道次轧制压力、力矩、功率5.1.1 各道次的压力单位压力：爱克隆德公式p=(1+m)(K+ηu )（Mpa） (5-1)式中m----表示外摩擦对单位压力影响的系数；f----轧件与轧辊间的摩擦系数；对于钢轧辊，f=1.05-0.0005t；R----轧辊工作半径（mm），四辊轧机取450mm；----压下量，= - (mm)；, ----轧制前后的轧件高度（mm）；t----轧制温度（℃）；K----静压力下单位变形抗力；K=9.8（14-0.01t）（1.4+C%+Mn%）Mpa，C%取0.2%，Mn%取1.4%。
η----被轧钢材的粘度系数η=9.8×0.01(14-0.01t)C Mpa•sC----关于轧制速度系数，V(m/s)<6时，C取1 ；v=6～10m/s时，C=0.8v----线速度，=3.14×0.9×60/60=2.826m/s,所以C=1。
u----变形速率为（s-1）轧制时金属对轧辊产生的总压力为：P=plB (5-2)式中p----平均单位压力（Mpa）B----轧件宽度，----变形区长度，例如，第一道次，f=1.05-0.0005t=1.05-0.0005×1150=0.475= =0.095K=9.8（14-0.01t）（1.4+C%+Mn%）=9.8×（14-0.01×1150）（1.4+0.2+1.4）=73.5η=9.8×0.01(14-0.01t)C=0.098×（14-0.01×1150）=0.245=3.14×900×29.28/60=1379.088mm/s= =1.0028= =67.08则平均单位压力p=(1+m)(K+ηu )=(1+0.095)(73.5+0.245×1.0028)=80.75Mpa轧制时金属对轧辊产生的总压力：P=plB=80.75×67.08×2320=12566767.2kg=12.57MN其他道次的计算结果列于表5-1。
四辊轧机的计算
四辊轧机计算部分： 1.1轧辊尺寸确定1）工作辊身长度L 应大于所轧钢板的最大宽度max b ：max 1780L b =+取max b =200,则工作辊身长度L=1980; 支撑辊身：1780mm2）对于四辊轧机，为减少轧制力，应尽量使工作辊直径小一些。
但工作辊的最小直径受着轴颈和轴头扭转强度和咬入条件的限制。
工作辊直径D 1和支承辊直径D 2参考轧机文献[1]表3-2 ，四辊轧机的L/D 1 ，L/D 2,，及D 2/D 1 应满足如下关系式：21213.2, 1.6,2.0D LLD D D ≈≈≈则得出：1612,D ≈根据轧辊强度及允许的咬入角α（或压下量与辊径之比）和轧辊的强度要求来确定。
应满足下式：D 1≥Δh/1-cos α式中D 1工作辊直径；Δh 压下量；α咬入角；由文献可知，四辊可逆轧机的最大咬入角α=15。
～20。
；取α=20。
； 得到：D 1>595.2mm为安全取取整数，工作辊直径：620mm, 支撑辊直径：1240mm;3）轧辊辊颈尺寸d 和l 的确定轴颈直径d 和长度l 与轧辊轴承形式及工作载荷有关。
工作辊轴径： 110.4250d D mm ==； 工作辊轴径长度：110.5310d L D mm == 支承辊轴径：220.4496d D ==，取整500mm支撑辊轴径长度：220.5620d L D mm ==1.2 轧辊材料工作辊选择材料为：球墨铸铁 支承辊选择材料为：9CrMo1.3 轧制力的初步计算：轧制力的理论计算根据塑性力学理论分析变形区内应力状态与变形规律，首先确定接触上单位压力分布规律及大小，求出接触弧上的平均单位压力P m 后，按下式计算：m P P F =式中 P m 为平均单位压力；F 为轧件与轧辊接触面积在水平方向的投影。
012b b F l +=式中:b0、b1为轧制前后轧件的宽度；l 为轧件与轧辊接触弧的水平投影；当两个轧辊直径相同而在不考虑轧辊弹性压扁情况下，接触弧长度的水平投影l 为：22BC AB AC l -==由△ABC 和△ABD ：ABBDBC AB = 而 BD=2Rh h h BC ∆=+=21)(2110 则：hl 412∆=∆≥∆-∆=R hR h h R l 所以取如果忽略二次项241h ∆，l 近似为mm h R l 91.335230=⨯=∆≈2011780178033.9160359.822b b F l mm ++==⨯= 1.3 轧制力矩计算传动轧辊所需力矩为轧制力矩M Z ，由工作辊带动支承辊的力矩M R 与工作辊轴承中摩擦力矩M f1三部分之和，即1f R z k M M M M ++= 求轧制力矩M Za P M z ⋅= 式中， P 为轧制力；A 为轧制力臂，其大小a=L/2 ； L 为接触弧长度；求工作辊传动支承辊的力矩M RM R =R ·c R=）（φγθ+cos s Pco式中F ——工作辊轴承处反力，F=Rsin （γθ+）1ρ——工作辊处轴承摩擦圆半径，1ρ=μ21d 1d ——工作辊辊颈直径，1d =440mmμ——轧辊轴承摩擦系数，由文献可知μ=0.0041.4 轧机主电动机力矩与电动机功率计算根据文献[3]可知电机功率:N=η95501n M K 式中 M K ——轧辊驱动力矩， n 1——电机转速，r/minη——传动效率，22··轴万轴ηηηη==2298.096.098.0⨯⨯=0.891160D vn π=式中 v ——轧制速度 D 1——工作辊直径通过上式可以计算出电机所需提供的功率大小。
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四辊轧机的计算
四辊轧机计算部分： 1.1轧辊尺寸确定
1）工作辊身长度L应大于所轧钢板的最大宽度bmax：
取bmax=200,则工作辊身长度L=1980; 支撑辊身：1780mm
2）对于四辊轧机，为减少轧制力，应尽量使工作辊直径小一些。
但工作辊的最小直径受着轴颈和轴头扭转强度和咬入条件的限制。
工作辊直径D1和支承辊直径D2参考轧机文献[1]表3-2 ，四辊轧机的L/D1 ，L/D2,，及D2/D1 应满足如下关系式：
1
D2
1
则得出：
根据轧辊强度及允许的咬入角α（或压下量与辊径之比）和轧辊的强度要求来确定。
应满足下式：
D1≥Δh/1-cosα
式中D1工作辊直径；Δh压下量；α咬入角；
由文献可知，四辊可逆轧机的最大咬入角α=15。
～20。
；取α=20。
；得到：
D1>595.2mm
为安全取取整数，工作辊直径：620mm, 支撑辊直径：1240mm;
3）轧辊辊颈尺寸d和l的确定
轴颈直径d和长度l与轧辊轴承形式及工作载荷有关。
工作辊轴径：；工作辊轴径长度：支承辊轴径：，取整500mm
支撑辊轴径长度：
1.2 轧辊材料
工作辊选择材料为：球墨铸铁支承辊选择材料为：9CrMo
1.3 轧制力的初步计算：
轧制力的理论计算根据塑性力学理论分析变形区内应力状态与变形规律，首先确定接触上单位压力分布规律及大小，求出接触弧上的平均单位压力Pm后，按下式计算：
式中 Pm为平均单位压力；
F为轧件与轧辊接触面积在水平方向的投影。
l 2
式中:b0、b1为轧制前后轧件的宽度；
l为轧件与轧辊接触弧的水平投影；
当两个轧辊直径相同而在不考虑轧辊弹性压扁情况下，接触弧长度的水平投影l为：
由△ABC和△ABD：
ABBD
BCAB
而 BD=2R
11
则：
1
所以取
1
如果忽略二次项，l近似为
4
1.3 轧制力矩计算
传动轧辊所需力矩为轧制力矩MZ，由工作辊带动支承辊的力矩MR与工作辊轴承中摩擦力矩Mf1三部分之和，即
求轧制力矩MZ
式中， P为轧制力；
A为轧制力臂，其大小a=L/2 ； L为接触弧长度；
求工作辊传动支承辊的力矩MR
MR=R·c R=
Pcosφ
cos（）
式中F——工作辊轴承处反力，F=Rsin（）
——工作辊处轴承摩擦圆半径，
d1——工作辊辊颈直径，d1=440mm
d1
——轧辊轴承摩擦系数，由文献可知
1.4 轧机主电动机力矩与电动机功率计算
根据文献[3]可知电机功率:
N=
式中 MK——轧辊驱动力矩， n1——电机转速，r/min
22
η——传动效率，轴万轴
MKn1
60v
式中 v——轧制速度 D1——工作辊直径
通过上式可以计算出电机所需提供的功率大小。
1.5 支撑辊轴承的选型
基于本轧机的要求轧制力大，轴向力较小，故选用四列圆柱滚子轴承。
根据支撑辊轴
颈d=500mm，选取四列滚子圆柱轴承的型号为500RF30型。
其基本参数如下表。
由于轧制时支承辊几乎承受全部弯曲应力，计算时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。
所以要对支承辊上的轴承进行校核。
根据支承辊直径选取内圈无挡边的四列圆柱滚子轴承，内径d=500mm，外径D=720mm；由文献查得该轴承的额定动载荷，转速轴承寿命计算。
由文
献[13-5]可知：
60nP
式中 C——轴承基本额定动载荷 n——轴承的转速
P——承受的载荷，因为支承辊受弯曲应力，其大小为轧制力的一半；
10 3
根据上式结果判断选用轴承是否符合设计要求。
——指数，球轴承；滚柱轴承。