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：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：

2

1

2

1

3.2, 1.6,

2.0D L

L

D 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：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。

01

2

b 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 ：

AB

BD

BC AB = 而 BD=2R

h h h BC ∆=+=

2

1

)(2110 则：

h

l 41

2∆=

∆≥∆-

∆=R h

R h h R l 所以取

如果忽略二次项24

1

h ∆，l 近似为

mm h R l 91.335230=⨯=∆≈

20117801780

33.9160359.822

b 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 Z

a 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 R

M R =R ·c R=

）

（φ

γθ+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=

μ2

1

d 1d ——工作辊辊颈直径，1d =440mm

μ——轧辊轴承摩擦系数，由文献可知μ=0.004

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=

η

95501

n M K 式中 M K ——轧辊驱动力矩， n 1——电机转速，r/min

η——传动效率，2

2··轴

万轴ηηηη==2298.096.098.0⨯⨯=0.89

1

160D v

n 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。

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KN C 7103.1⨯=，转速min /60r n = 轴承寿命计算。由文献[13-5]可知：

ε

)(60106P

C n L h =

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；

ε——指数，球轴承3=ε；滚柱轴承3

10=

ε 根据上式结果判断选用轴承是否符合设计要求。