4340中厚板矫直机辊系设计（全套含CAD图纸）
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摘要 I 本科毕业设计（论文） 4340 中厚板矫直机辊系设计 科毕业设计（论文） 4340 中厚板矫直机辊系设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 轧制设备与工艺 摘要 V 毕业设计（论文）任务书 学院：机械学院 系级教学单位：机械系 学 号 学生 姓名 专 业 班 级 题 目 题目名称 4340中厚板矫直机辊系设计 题目性质 工程设计 （ ）；工程技术实验研究型 （ ）； 理论研究型 （ ）；计算机软件型 （ ）；综合型 （ ） ）； ）； ） 题目类型 ） ） 题目来源 科研 课题 （ ） 生产实际 （ ） 自选 题目 （ ） 主 要 内 容 完成中厚板矫直机总图设计及压下系统详细设计。 直力、矫直力矩、主电机功率。 辊支承辊强度计算，工作辊的校核。 1. 上辊系平衡力计算、工作辊弹簧平衡力的计算。 基 本 要 求 中包括零件图一张。 0 页，包括：矫直机工作原理介绍、全部计算内容，关键零件强度分析。 参 考 资 料 矫直原理与矫直机械 2005 矫直理论与参数计算 1987 轧钢机械设计 周 次 第 1 4 周 第 2 8 周 第 9 12 周 第 13 16 周 第 17 18周 应 完 成 的 内 容 完成开题报告 文献综述 力能参数计算 看懂主要结构 设计草图一张 设计草图三张 了解设备详细结构。 完成全部设计 生成 完成强度分析、设计说明书和翻译外文资料 准备答辩 指导教师：孙登月 职称：教授 年 月 日 系级教学单位审批： 年 月 日 摘要 V 摘要 中厚板 被广泛的应用于船舶，油气输送管线，桥梁，以及军工等领域，其 品质的优劣直接影响到了后序产业的发展状况。 中厚板生产是一个国家的工业基础。 在生产过程中，矫直机在一定程度上决定了中厚板产品的最终品质，是中厚板生产线上至关重要的设备。本文主要介绍了当前中厚板矫直机的发展状况及趋势、基本矫直理论，计算了矫直机的力能参数，对工作辊、支承辊进行了强度分析，并对中厚板矫直机中尤其是辊系部分的结构和功能进行了说明。 关键词 中厚板；矫直机；辊系；结构特点；强度分析 is of so on,of is a of to a of it is of in of of of 录 录 摘要 . V . 1 章 绪论 . 1 题背景 . 1 直机的分类 . 1 厚板矫直机的发展状 况 . 3 厚板矫直机的发展趋势 . 5 文主要研究内容 . 6 第 2 章 矫直原理 . 7 件的弹塑性弯曲变形 . 7 件的弹塑性弯曲过程的曲率 . 9 件弹塑性弯曲过程中的曲率变化 . 9 塑性弯曲阶段应变与曲率的关系 . 11 件弹塑性弯曲阶段的外力矩 . 14 力矩计算式的一般形式 . 14 服力矩 屈服曲率 1w. 14 想弹塑性材料轧件的塑性弯曲力矩 断面形状系数 e . 15 复阶段轧件断面上各层纤维应力、应变的变化 . 16 直方案 . 18 变形矫直方案 . 18 变形矫直方案 . 18 体倾斜矫直方案 . 18 章小结 . 18 第 3 章 矫直机力能参数的计算 . 19 直机基本参数 . 19 直力的计算 . 20 直过程中各力矩的计算 . 25 件弯曲变形所需力矩 . 25 服轧件与辊 子间滚动摩擦所需力矩 . 26 服辊子轴承的滚动摩擦及支承辊与矫直辊间的滚动摩擦所需力矩 . 26 以作用在辊子上的总传动力矩 . 26 直功率的计算 . 26 辊系平衡力计算 . 28 作辊弹簧平衡力的计算 . 28 章小结 . 28 第 4 章 矫直机辊系部分的结构说明 . 29 作状态 . 29 辊状态 . 30 系结构 . 31 辊系 . 32 辊系 . 35 章小结 . 38 第 5 章 关键零部件的强度校核 . 39 作辊强度校核 . 39 承辊强度及导辊支承辊强度的校核 . 40 号支承辊的强度校核 . 40 号导辊支承辊的强度校核 . 45 限元校核分 析 . 50 作辊的校核 . 50 号工作辊支承辊的校核 . 51 号导辊支承辊的校核 . 52 章小结 . 54 结论 . 55 参考文献 . 56 目录 V 致谢 . 58 附录 1 . 59 附录 2 . 66 附录 3 . 75 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 题背景 如今我国正处于经济持续高速发展，国家建设大踏步向前迈进的阶段，中厚板在船舶、油气输送管线、桥梁、海上平台、压力容器以及军工等领域被广泛应用。中厚板生产水平的高低不仅在一定程度上代表了一个国家钢铁工业的发展水平，而且还直接影响到了整个国家后序产业的发展状况。因此，高质量中厚板的生产对一个国家的建设具有非常重大的意义。 但是，中厚板在轧制、冷却和运输过程中受各种因素的影响，会产生纵向弯曲（波浪形）、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等形状缺陷，所以矫直成为中厚板生产中一道必不可少的工序。从而以矫直机为主的矫 直设备的矫直能力直接制约了中厚板产品的最终品质 1。 直机的分类 根据功能、结构和工作原理的不同， 目前国内外的矫直设备主要有以下几种类型 : 力矫直机 压力矫直机分为立式 （表 1和卧式 （表 1两种。其生产效率低且操作较繁重的特点，如今主要应用于大型钢梁、钢轨和大直径钢管的矫直或辊式矫直机的补充矫直。 、带材和型钢用的辊式矫直机 其生产效率高且易于实现机械化，目前在板带材和型钢生产车间中得到广泛的应用。根据其工作辊的调整方式不同又可分为如 表 1外，根据矫直辊数量的不同还可分为 9辊、 11辊等不同的矫直机。根据有无支承辊还有二重和四重之分。当前应用于中厚板生产中的矫直机是四重全液压压下的矫直机。 材、棒材矫直机 其工作原理也是利用多次反复弯曲轧件使轧件矫正。又可分为如表 1 313”型辊式矫直机和偏心轴式矫直机。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 2 力矫直机 张力矫直机主要用于矫直厚度小于 有效的消除板带材的中间瓢曲和边缘浪形等三维形状缺陷。其辊系结构 如 表1j和 表 1直机的基本类型 第 1 章 绪论 3 伸弯曲矫直机组 拉伸弯曲矫直机组一般用于连续作业线上，可以矫直各种有色金属带材和高强度极薄带材，也可在酸洗机组上进行机械破鳞，以提高酸洗速度。其结构原理如 表 12。 本次设计研究的是辊式矫直机。其矫直辊轴线彼此平行，轧件在通过上下矫直辊的过程中做反复的弹塑性弯曲变形，从而得到矫直。它克服了压力矫直机不连续工作的缺点，提高了矫直效率，使矫直工序得以进入连续生产线。 厚板矫直机的发展状况 近年来德国、日本的一些国际知名冶金设备生产商均推出了第三代矫直机，该矫直机代表了当前矫直机技术领域的先进水平。下面通过分析第三代矫直机来阐述当今在矫直机方面的科研主要成果。 艺控制系统 当前，以第三代矫直机为代表的先进矫直机在工作时已经开始采用过程计算机与轧机过程机相通讯，进而采用计算机模型控制，来进行生产的技术了。计算机模型具有可根据矫直钢板厚度、宽度、平直度状况及温度来设定辊缝，自动咬钢送料，并具有过载保护和 外还可以根据控冷前后和热矫直前后实测温度，采用热弹塑性 模型计算残余应力分布，预测相应板形缺陷的发生情况 4。 应力框架结构 新式矫直机采用了预应力框架结构的机架，框架包括拉杆、螺母、上横梁、立柱及下横梁。预应力拉杆和机架立柱在预应力作用下，分别呈拉伸和压缩变形状态。当作用正常矫直时，作用在机架上的矫直力与预紧力部分抵消，相当于提高了机架的刚度。同时预应力框架结构与传统焊接结构在相同尺寸下，还具有制造简单和安装方便的优点 6。 辊距技术 采用变辊距技术的矫直机，大幅度的扩大了矫直厚度范围（约是原来的2 倍）和满足了生产高强度的钢板的要求，充分发挥了矫直机的矫直能力。此外，变辊距矫直技术在对现有中厚板矫直机的改造方面也有很强的实用性。燕山大学本科生毕业设计（论文） 4 可以根据矫直工艺的需要对现有矫直机辊系改造，使机架受力减小，从而扩大矫直厚度和强度范围，提高矫直效率和矫直质量 7。 其辊系的一般分布见表 1辊距、小辊径技术 在热矫直温度逐步降低和材料硬度逐步提高的情况下，小辊距、小辊径技术很好的保证了在中厚板矫直过程中提高矫直质量的要求。由于小辊径工作辊 辊径小，而矫直力较大，因此在采用小辊径、小辊距技术的同时还采用了支承辊密排布棋式分布，这样不但增加了工作辊的水平刚度，而且弯辊效果也较好。 表 1界知名厂商所采用的辊系分布 辊技术 矫直辊上框架分为两部分，中间有铰接点，弯辊液压缸通过偏心轴和铰接点可对上辊系弯辊控制。采用矫直辊预弯可以补偿由于矫直力作用使矫直辊产生的变形，使辊缝在钢板宽度方向上达到希望的平行度。而且，通过不同的弯辊方式还可以有效的矫直边浪和中浪缺陷。 压 态辊缝调整技术 根据压下量设定值与 辊缝检测装置实测压下量之间的偏差量，使压下用的液压缸运行，经常修正设定值补偿压下量。 章 绪论 5 整个矫直过程中保持辊缝恒定，补偿钢板头部、中间和尾部在牌坊间的拉伸变形。该系统可在无负荷的情况下快速闭合，在带负荷的情况下进行辊缝调整，而且主油缸还起到过载保护的功能。 系具有整体前后倾动，左右倾动，预设定正、负弯辊功能，以尽可能改善钢板的平直度 9。 除以上新技术外，现代中厚板矫直机还应包括高矫直强度，带张力矫直，过载保护，快速换辊和自动润滑等技术特点。 基于以上技术的应用才使得现代中厚板矫直机的矫直精度、工作效率和设备可靠性等都有很大提高。 厚板矫直机的发展趋势 目前应用最为广泛的辊式矫直机，总体趋势是以发展大矫直力的强力四重式矫直机为主。另外，目前中厚板生产线在线的辊式矫直机多数为热矫直机，但随着用户对产品质量要求的提高，矫直机也有着向冷矫直机和冷热两用矫直机方向发展的趋势。 具体而言，中厚板矫直机的发展趋势表现在以下几个方面： （ 1） 采用数字控制系统精确调整上矫直辊位置，并借助自动测厚仪自动控制矫直辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作。 （ 2） 进一步提高矫直机座的刚度，以满足在大矫直力条件下使用，减小机座变形量，提高矫直精度。 （ 3） 在矫直辊入口处配备弯头压直机以消除头部钢板的上翘，并安装高压水或高压空气装置清楚残留的氧化铁皮。另外，对出口处最后一根辊子进行单独在线调整，以提高矫直效果。 （ 4） 上矫直辊既可以整体横向倾动调整，又能分别对各段支承辊调整，以改变矫直辊的挠曲，从而消除钢板的单侧或者双侧边浪。 （ 5） 装备液压安全装置和快速松开装置以便在设备过载、卡钢和停电时快速松开矫直辊。提高辊系结构的集成度，简化换辊流程，提高换辊效率，从而增加矫直产量 10。 除此之外，由于在矫直理论方面还存在不足，利用有限元的方法对中厚板的弯曲变形进行解析计算，也正在生产中的到越来越多的应用，而且随着计算机技术的飞速发展，有限元计算的优势将会得到更大的彰显 11 燕山大学本科生毕业设计（论文） 6 文主要研究内容 本课题主要是对 4340中厚板矫直机辊系的设计，主要包括 4340中厚板矫直机的工作原理介绍和辊系的详细设计。其中第 2章主要介绍了矫直原理；第 3章计算了矫直机的力能参数；第 4张主要对矫直机的辊系结构进行了说明。第 5章对辊系中的重要零件进行了强度校核。 第 2 章 矫直原理 7 第 2 章 矫直原理 轧件的矫直就是以某种方式作用在轧件上一定的力，使轧件产生弹塑性变形，当撤出外力后，轧件的变形部分恢复，内力重新达到平衡状态。在辊式矫直机中，轧件经过多次反复弹塑性弯曲后得到矫直。以下为弹塑性弯曲的基本概念及轧件的反弯矫直原理。 件的弹塑性弯曲变形 轧件在外力矩 性层以上的各层纵向纤维产生拉伸变形，中性层以下的各层纵向纤维产生压缩变形（图 2轧件中既有弹性变形层又有塑性变形层时的弯曲，称为弹塑性弯曲。 图 2件弯曲变形示意图 轧件中，各纵向纤维的变形是遵循材料 的拉伸 变规律的。图 2有加工硬化材料的应力 2简化后的加工硬化材料的应力 弹性模量为 ，屈服点以上的硬化模量为1 。在屈服点以上应力值不随应变值增加的材料称为理想弹塑性材料（图 2炙热状态下的钢材，可近似认为是理想弹塑性体。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 8 图 2件材料的应力、应变曲线 超过材料屈服点后的变形属于塑性变形。塑性变形时，材料的加载与卸载（弹复）过程是不同的。第一次加载时，应力与应变沿 2并在 外负荷消除卸载（弹复）时，应力、应变将沿直线 终产生残余变形 复加载时，讲沿 下面分析轧件弹塑性弯曲时，断面上各层纤维的应力与应变的变化。 随着轧件弯曲变形程度的增大（弯曲外力矩的增大），轧件断面上的应力将呈现不同的状态。 图 2件的几种变形状态。为了方便，在图中将应力与应变绘制在断面的两侧。有图可看出，在弹塑性弯曲阶段，随着外力矩的增大，轧件可呈现三种弯曲变形状态： （ 1）弹性弯曲的极限状态：在外力矩作用下，轧件表面层应力达到了材料屈服限s，应变为s（图 2各层纤维都处于弹性变形状态。外力矩去除后，在弹性内力矩的作用下，各层纵向纤维的应变将全部弹性恢复。 （ 2）弹塑性弯曲状态：外力矩继续增大， 一部分纤维层产生塑形变形。 第 2 章 矫直原理 9 图 2塑性弯曲阶段、轧件的几种变形状态 外力矩增大，塑性变形区由表层向中性层扩展的深度也越大。实验与理论分析表明，弹性弯曲时的平断面假设在塑性弯曲时仍然有效，断面上各层纤维应变与其至中性层的距离 2外力矩去除后，纵向纤维的变形有的只能部分的弹性恢复，轧件中将产生残余应变和残余应力。 （ 3）全塑形弯曲状态（假想的弹塑性弯曲极限状态）：对理想弹塑性材料，这是外力矩增大至使整个断面上各层纤维的应力都达到屈服极限时的假想状态（图 2此时，外力矩达到了最大值。外力矩消除后，各层纤维的变形只能部分地恢复。在图 2，也绘出了有加工硬化材料的轧件弹塑性弯曲时断面上各层纤维的应力状态。 由上可知： 着外力矩的增大，轧件可出现三种弯曲变形状态； 外力矩作用下的弯曲阶段和外力矩去除后的弹性恢复阶段（轧件产生弹性恢复变形）。 件的弹塑性弯曲过程的曲率 件弹塑性弯曲过程中的曲率变化 轧件弯曲时的变形过程可以用以下几个曲率变化来说明。 （ 1）原始曲率01r （图 2 轧件初始状态下的曲率称为原始曲率，燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 用01r 表示， 0r 是轧件的原始曲率半径。曲率的方向用正、负号表示。当轧件需反弯时，原始曲率的正、负号有关。与反弯曲率方向相同时符号相反；方向相反时，符号相同。01 0r 时，表示轧件原始状态是平直的。 （ 2）反弯曲率 1（图 2 在外力矩 M 作用下，轧件强制弯曲后的曲率 1称为反弯曲率。在压力矫直机和辊式矫直机上，反弯曲率是通过矫直机的压头或辊子的压下来获得的。 （ 3）总变形曲率 1原始曲率与反弯曲率的代数和，即 01 1 1 （ 2 使用式 2，应将曲率的正、负号代入。 （ 4）弹复曲率 1y它是轧件弹复阶段的曲率变化量，其数值取决于弹复力矩 （ 5）残余曲率 1r（图 2 它是轧件弹复后的曲率。如果轧件被矫直，则 1 0r ；若轧件未被矫直，则在连续弯曲过程中，这一残余曲率将是下一次反弯时的原始曲率，即 0 111i 下标 第 2 章 矫直原理 11 残余曲率 1 1 1 1 （ 2 显然，为使残余曲率 1 0r （即将轧件矫直），按照式 2是 11y （ 2 式 2力矫直）时，选择反弯曲率 1的基本原则。 现在，可以用上述的曲率变化来进一步说明弹塑性弯曲的变形过程。弹塑性弯曲的变形过程分为弹塑性弯曲和弹复两个阶段。在弹塑性弯曲阶段，在弯曲力矩 M 的作用下，将具有原始曲率01r 的轧件向相反方向弯曲，其反弯曲率为 1；当外负荷去除后，进入弹复阶段。此时，再弹性内力矩件弹性恢复（弹复曲率为 1y），最终得到残余曲率 1r。如果所取得的反弯曲率在数值上等于弹复曲率，则弹复后的轧件将得到矫直。 塑性弯曲阶段应变与曲率的关系 由图 2见，具有原始曲率01r 的轧件上有垂直于中性层 断面00外力矩 件反弯至 1时，根据平断面假设，断面11离中性层 是 燕山大学本科生毕业设计（论文） 12 0100()r z （ 2 式中 l 该处纤维拉伸或压缩的变形量； l 该处纤维的原始长度； 0 弯曲前，横断面 1 反弯后，横断面 0r 轧件的原始曲率半径； z 纤维距中性层的距离。 式 2z 与0值较小，可忽略不计并考虑到中性层纤维长度在弯曲前后是不变的，即0 0 1r ，则得出 01z （ 2 式中， 为反弯曲率。 轧件表层处，2故该处的相对变形 0212hh r（ 2 式中 h 轧件的厚度。 由式 2进一步分析轧件在弹塑性弯曲阶段三种弯曲变形状态下的应力与应变。图 2认为是图 2局部放大。原始断面00着弯曲程度的增大，在产生弹塑性弯曲变形后，断面上将可能出现图 2b、 中0其应力值，对理想弹塑性材料为s，对有加工硬化材料1 () 其中1 ，材料的硬化模量，纤维处于塑性变形状态。0应变为s，即 0 （ 2 由此可得， 第 2 章 矫直原理 13 0001r（ 2 或 01r (20。图 2，是弹性弯曲最大极限状态；图 2z ，是假想的全塑形弯曲状态。 图 2塑性弯曲时曲率的变化及其与断面纤维应变的关系 燕山大学本科生毕业设计（论文） 14 件弹塑性弯曲阶段的外力矩 力矩计算式的一般形式 轧件弹塑性弯曲时的外力矩是与轧件断面上各层纤维应力引起的内力矩相平衡的。由图 2照静力矩平衡条件，可写出有关中性层对称的理想弹塑性材料轧件外力矩 M 的计算式 002022 2 2s zF zM z d F z b d z z b d z (2式中 距中性层处轧件断面的宽度； 距中性层处的微分断面面积， b ； 距中性层处纵向纤维的应力， 0z 区以内的 值可以用屈服极限s表示，即 0 将 代入上式，得出外力矩计算式： 0022002 2 z z b d z z b d (2令0 2002 z b d ，022h zb 外力矩计算式可写成 ( ) S (2式中 W 轧件弹性变形区的断面系数； S 两倍的半断面塑性变形区面积对中性层的面积矩。 服力矩 屈服曲率 1w在后面分析矫直原理时，将应用两个临界参数w。将轧件弯曲第 2 章 矫直原理 15 至表层纤维的应变2（即0 2，如图 2态）时的外力矩，称为屈服力矩，以是最大弹性弯曲力矩，也是最小弹塑性弯曲力矩。按照式 20 2，2 204 hw s z sM z b d z (2式中 W 断面形状对称轧件的断面系数， 2 204 h zW z b d 。 外力矩达到件的总变形曲率称为屈服曲率，以 1w表示。它是由弹性弯曲进入弹塑性弯曲的临界总变形曲率。由式 22 时，1w的表达式为 221 h E h (2另外，由于料力学中曲率与力矩的关系式对 1w与而得出 1w的另外一个表达式 1 (2式中 I 轧件断面的惯性矩。 2FI z ，对中形层对称的断面 2想弹塑性材料轧件的塑性弯曲力矩 断面形状系数 e 当轧件弯曲至图 2全塑形弯曲状态时，整个断面上纤维的应力均达到s，这时，外力矩达到最大值，称为塑性弯曲力矩式 2燕山大学本科生毕业设计（论文） 16 断面上应力均为s时，外力矩应是 20222hs s s z z d F z b d z S (2式中 S 轧件的塑性断面系数，它在数值上等于轧件断面的面积矩 22 FS 由上可知，对理想弹塑性材料轧件你，其弹塑性弯曲力矩的两个极限值是般情况下的弯曲力矩 M 介于这二者之间。 塑性弯曲力矩e M W W (2或 e比值 称为断面的形状系数。由于轧件断面的形状与尺寸给定后，它的 S 与 W 均是定值。因此，一定放置形式下的轧件形状系数 e 是常量。它的断面形状与放置方式的特征参数。 复阶段轧件断面上各层纤维应力、应变的变化 如图 2示了理想弹塑性材料轧件在弹塑性弯曲阶段和弹复阶段各层纤维应变的变化，按照 2令 12h，则轧件边缘层纤维的应变将表示曲率。在图 2，具有原始曲率01r 的轧件有 00面反弯至 11面（反弯曲率 1），其总变形曲率01 1 1 。 0z 区以内的各层纤维仅产生弹性变形，在外负荷消失后，其应变值理应全部弹复；0负荷去除后，根据图 2弹复值均应是s。按照这一观点，11形成2是，这种形式的弹复变形是不可能发生的，因为它破坏了轧件 的整体性。按照平断面假设，弹复后的第 2 章 矫直原理 17 实际断面将是 图 2塑性弯曲阶段与弹复阶段轧件 断面上各层纤维的应力与应变的变化 由于在弹复阶段，应力与应变仍呈直线关系（图 2所以，图 2性模量）下也是弹复阶段的应力分布图。在中性层以上部分产生了2缩残余应力（应变）区与 伸残余应力（应变）区，而在中性层以下部分则相反， 压缩残余应力区，拉伸残余应力区是2中性层以外，整个断面上的纤维均产生了残余应变。 弹复后的 面应处于静力平衡状态，半断面上各层纤维的拉伸与压缩残余应力对中性层 C 处的静力矩应相等，即 2 D 以上论述可以看出，弹复性弯曲后的轧件在弹复时，其断面仍保持平面，这一点是与弹性弯曲相同的。所不同的是，在弹复以后，轧件中存在着残余应力和残余应变，且这些残余应力产生的对中性层的力矩彼此相等 2。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 18 直方案 由于中厚板生产中产生的原始曲率的大小和方向都是随机的，所以目前所采用的一般矫直原则是：对轧件进行多次弹塑性反弯以消除其原始曲率的不均匀度，再将其逐步矫平。按照每个矫直辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法，有如下几种矫直方案： 变形矫直方案 其原理是矫直反弯的压下量用于消除钢板在前一辊上产生的最大残余曲率（即进入该辊的最大原始曲率）。该方案的优点是在轧件原始曲率较大时，能快速的消除原始曲率值得差值。 变形矫直方案 其原理是，在第二、三辊上采用很大的相对弯曲曲率，使整个轧件的总弯曲曲率达到很大数值，则使得弹复曲率接近于同方向的某一值，即可迅速地将参与曲率减小，使整个轧件沿长度方向上几乎成为单值曲率。然后经过几次反弯后，轧件趋于平直，达到矫直目的。 体倾斜矫直方案 其原理是通过调整首尾端的压下量，使首端的相对反弯曲率达到 3端的相对反弯曲率为 1。当确定了第二辊和倒数第二辊的反弯曲率后，就可按线性规律确定其他矫直辊的反弯曲率。该方案的优点在于符合钢板矫直过程的变形特点。 章小结 本章主要从理论上分析了矫直过程中轧件内部状态与外部载荷的关系和弹塑性变形的基本概念与变形过程，并介绍了常用的矫直方案。 第 3 章 矫直机力能参数的计算 19 第 3 章 矫直机力能参数的计算 直机基本参数 本矫直机为 11辊 4340中厚板矫直机，支撑辊采用分段交错 排布的形式，其优点是既有利于氧化铁皮的顺利排出，减小辊面磨损，提高辊子寿命；又可以是工作辊在工作过程中更加稳定。辊系横向结构分布如图 3 图 3系横向结构分布图 图 3 工作辊直径： 2 8 5 m ； 工作辊传动侧轴颈直径： 150 m ； 工作辊操作侧轴颈直径： 1 8 0 m ； 工作辊辊身长度： 4 3 4 0 m ； 支承辊直径： 290 m ； 支承辊轴颈直径： 150m ； 燕山大学本科生毕业设计（论文） 20 短支承辊辊身长度： 6 7 8 m ； 短支承辊有效辊身长度： 6 1 8 m ； 长支承辊（导辊支承辊）辊身长度： 1 4 0 8 m ； 长支承辊（导辊支承辊）有效辊身长度： 1 3 4 8 m ； 支承辊与工作辊间偏心距： 30 ； 进出口下工作辊辊距：194 0 0 m ； 中间各辊间辊距：283 0 0 m 。 直力的计算 所计算轧件的规格：宽度 4000 ；厚度 40；矫直时的屈服极限 2 5 0 M P 。 轧件弹性断面系数： 2 631 . 0 7 1 0 m ； 塑性断面系数： 2 631 . 6 1 0 m ； 屈服力矩： 2 6 6 . 7 k N ； 塑性弯曲力矩： 4 0 0 k N 矫直过程的受力及弯矩如图 3示： 第 3 章 矫直机力能参数的计算 21 图 3制过程受力及弯矩图 根据轧件断面的力矩平衡条件，得到各辊作用下轧件的弯曲力矩： 1=0 0M 1 1 2 1 0()M p t p t t 24 1 0 2 2 2 3= ( ) 2tM p t t p t p 335 1 1 3 2 2 3 3 4= ( ) ( )22p t t p t p t p 4 4 46 1 1 3 2 2 4 3 3 4 4 5= ( ) ( ) ( ) 2 2 2t t tM p t t p t t p t p t p 557 1 1 3 5 2 2 4 3 3 5 4 455 5 6( ) ( ) ( ) ( )222p t t t p t t p t t p t p 668 1 1 3 5 2 2 4 6 3 3 5664 4 6 5 5 6 6 7( ) ( ) ( )22( ) ( )22p t t t p t t t p t t t p t p t p 燕山大学本科生毕业设计（论文） 22 79 1 1 3 5 7 2 2 4 6 3 3 5 77 7 74 4 6 5 5 7 6 6 7 7 8( ) ( ) ( )2( ) ( ) ( ) 2 2 2tM p t t t t p t t t p t t tt t tp t t p t t p t p t p 881 0 1 1 3 5 7 2 2 4 6 8 3 3 5 7884 4 6 8 5 5 7 6 6 8 7 788 8 9( ) ( ) ( )22( ) ( ) ( ) ( )222p t t t t p t t t t p t t t t t p t t p t t p t p 1 1 1 1 3 5 7 9 2 2 4 6 8 1 0 3 3 57 9 4 4 6 8 1 0 5 5 7 9 6 6 8 1 07 7 9 8 8 1 0 9 9 1 0 1 0( ) ( ) () ( ) ( ) ( )( ) ( ) 0M p t t t t t p t t t t t p t tt t p t t t t p t t t p t t tp t t p t t p t p t 1 0 1 1 1 0 M p t又现假设： 1）第 2、 3、 4 辊下轧件的弯曲力矩为塑性弯曲力矩 M M ； 2）第 8、 9、 10 辊下轧件的弯曲力矩为屈服力矩8 9 1 0 M M ； 3）其余各辊下轧件的弯曲力矩为屈服力矩5 6 7 2 M 。 又由辊系结构知： 1 0 0 1 212t t t t ； 91 8 7 6 5 4 3 2t t t t t t t 。 第 3 章 矫直机力能参数的计算 23 将上述条件带入力矩方程组，得： 11212
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