机架设计1218解读

机械工程学院

课程设计任务书

专业班级：

设计人同组人：

设计题目：万能轧机机架设计

设计参数：Q235 D W=500mm D b=850mm 最大轧制力

设计要求：通过本课程设计使学生了解轧钢机机架的结构及类型；熟悉轧钢机机架的主要结构参数；掌握轧钢机机架的强度校核方法及变形计算方法，为毕业设计及今后从事相关的专业打下必要的基础。设计内容包括：1）主要结构参数的确定；2）机架强度校核；3）机架变形计算； 4）计算机绘制相关图纸；5）撰写说明书。

设计时间： 2014 年 12 月 15 日至 2015 年 01 月 02 日

设计人(签字)

指导教师(签字)

教研室主任（签字）

附注：本课程设计任务书由学生附入设计说明书内。

机架是轧机的主要承载部件之一，其力学性能直接影响产品的质量、轧制控制系统的精度和轧机的使用寿命。本课程主要研究初轧机机架，首先介绍机架的类型、主要结构参数和结构特点，然后通过计算机架的强度、刚度和变形来对机架进行校核，并对机架的受力做了分析使其满足使用要求。

关键词：初轧机机架强度刚度变形

摘要 (1)

目录 (3)

第一章绪论 (4)

1.1万能轧机的介绍 (4)

1.2机架的主要结构参数 (5)

1.3机架的结构特点 (7)

第二章轧机机架强度和刚度计算 (9)

2.1轧钢机机架的强度和变形的计算步骤 (9)

2.2机架的设计计算 (9)

结论 (19)

参考文献 (20)

致谢 (21)

第一章绪论

1.1万能轧机的介绍

1.1.1万能轧机

万能轧机是由一对水平辊和一对立辊组成主机架，其四个辊的轴线在一个平面内，水平辊为主动辊，立辊为从动辊（有的轧机立辊也可驱动），可对轧件进行四面加工，并由二辊水平轧机做辅助机架（轧边机）。[1]

1.1.2万能轧机的用途

万能轧机主要用来轧制各类型钢，例如：H型钢、钢轨、工字钢、槽钢、钢板桩、U型钢、L型钢、不等边角钢等各种类型的型钢，因其适用于多品种钢材轧制，故而得名“万能轧机”。[3]

1.1.3万能轧机的优点

与常规轧制法相比，万能轧机轧制钢轨具有如下优点：由于可对钢轨头部和底部进行直接压下，对钢轨性能非常重要的头部与底部的加工硬化效果增大，可以得到良好的材料质量；通过轧制工序的各个部分，可以施加比较均匀的压下力而得到均匀的变形，从而得到高质量的钢轨；钢轨的轨底背部不发生缺陷，可获得平坦度及垂直度良好的钢轨；由于能够减轻轧辊局部的摩擦，可以保证产品良好的表面性能；轧辊的孔型设计方法得到简化，新精轧管产品开发周期得以缩短。

1.1.4机架的种类

图3—10 闭式机架结构及简图

开式机架

开式机架由机架本体和上盖两部分组成，如图3-11，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连接轴的妨碍，沿轧辊轴线方向换辊是很困难得。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与U型架体的连接方式。常见的上盖连接方式有四种。[2]

（a）螺栓连接 (b)套环连接 (c)销轴连接 (d)斜楔连接

图3-11 机架上盖连接方式

因机架重量大、制造复杂，一般给予很大的安全系数，并作为永久使用的不更换零件来设计。本次设计中选用闭式机架。

1.1.5万能轧机的发展方向

目前的万能轧机向着一机多用的方向发展，即轧机既可生产型钢，又可以生产轨梁及异型断面钢材。下面就几种典型的万能轧机做一些介绍。该万能轧机的水平辊多采用四辊轧机。其工作机座包括：压下装置、平衡装置、轧辊轴承及轴承座、轧辊、机架和主传动装置。水平轧辊的装置与一般的二辊式、四辊式轧机基本相同。

立辊是用来挤压钢坯表面氧化铁皮，控制板坯宽度，以保证轧件宽度准确，轧制齐边钢板。同时减少了轧件翻钢次数，节省轧制时间。立辊特点：轧辊的辊身较短，当轧件厚度小于1500mm 时，轧辊通常做成悬臂式，但当坯料厚度较大，或采用钢锭作为原料时，考虑到轧制力很大的情况下才做成非悬臂式。在热带钢连轧车间内，立辊机座是用来从侧面压缩板坯，保证带钢侧边质量和调节带钢宽度规格，在初始道次，还起破鳞作用。

根据不同的使用要求，立辊可安设在独立的工作机架上，也可以和水平辊合拼在一个机座上。把立辊和水平辊机座合拼为一个机座称为万能机座。该万能机座的立辊，洗矿机一般都安设在水平辊的前面。按立辊的传动型式，可分为下传动的立辊和上传动的立辊。按结构可分悬臂式和框架式立辊。

1.2机架的主要结构参数

机架的主要结构参数是窗口宽度、高度和立柱截面尺寸。

在闭式机架中，机架窗口宽度应稍大于轧辊最大直径，以便于换辊；而开式机架窗口宽度主要决定于轧辊轴承座的宽度。

四辊轧机机架窗口宽度一般为支承辊直径的1.13~1.30倍。为换辊方便，换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽5~10mm ，亦可表示为

s B B z +=

式中 B ——机架窗口宽度；

z B ——支撑轴（轧辊）轴承座宽度，mm ；

S ——窗口滑板厚度，mm ，一般取s=20~40mm 。

机架窗口高度H 主要根据轧辊最大开口度、压下螺丝最小伸出端（至少有2~3扣螺纹长度），以及换辊等要求确定。

H=H 1+H 2+H 3+S 1+S 2

式中 H 1 —两个（或四个）轧辊接触时，上、下轴承座间的最大距离，mm ； H 2 ——安全臼或测压元件以及均压块的高度，mm ；

H 3 ——下轴承座底垫板厚度，mm ；

S 1 ——轧机换辊时最大开口度，mm ；

S 2 ——机架窗口高度尺寸裕量，通常S 2 =150~250mm 。

对于四辊轧机，可取

H=（2.6~3.5）（w D +D b ）

式中w D 、D b ——工作辊、支承辊直径，mm 。

机架立柱的断面尺寸是根据强度条件确定的。由于作用于轧辊辊颈和机架立柱上的力相同，而轧颈强度近似地与其直径平方（d 2）成正比，故机架立柱的断面积（F ）与轧辊辊颈的直径平方（d 2）有关。在设计时，可根据比值（F/d 2）的经验数据确定机架立柱断面积，再进行机架强度验算。根据轧辊材料和轧钢机类型，比值（F/d 2）可按表1选取。