毕业论文-1850mm 1+3热连轧机粗轧机支承辊轴承中心距的确定和校核.doc

1850mm 1+3热连轧机粗轧机支承辊轴承中心距的确定和校核 指导教师： 成绩：完成日期：2011年12月21日学校：西南科技大学成教学院专业：机电一体化专业姓名： 学号： 摘要：一般来说板带材轧机每侧窗口中的支承辊轴承中心面与压下螺丝螺母中心面、工作辊轴承中心、压上或压下AGC的中心面重合。也就是说支承辊轴承中心距与压下螺丝螺母中心距、工作辊轴承中心线、AGC中心距在数值上相等。因此这个数值就成了板带材轧机各组件全面展开设计之前首先要确定的参数之一。这个参数因板带材轧机结构的原因往往决定于支承辊装配。本文以1850mm 1+3热连轧机组中粗轧机支承辊的方案设计和详细设计为例按照我的实际设计步骤简述支承辊中心距的确定和校核。关键词：板带材轧机；粗轧机；支承辊；中心距一、已知条件最大轧制压力：30000KN轧制速度：0100180 m/min支承辊直径：1400/1300 mm支承辊辊颈直径：约850 mm支承辊辊身长度：1850 mm支承辊材料：Cr3锻钢辊子轴承：四列圆柱滚子轴承；两列圆锥滚子轴承润滑：油气润滑典型铝合金产品3003、3104、5052、5083轧制规程表二、初选轴承为使轧机轴承使用寿命更长，一般是在满足轴承座等足够强度和结构尺寸的前提下，尽量选择大轴承。类比同类轧机，轴承座最薄处均大于75mm，且一般为保证支承辊和工作辊均为最小辊时，工作辊轴承座与支承辊轴承座无干涉，一般设置轴承座最薄尺寸处最大轮廓至轴承中心距离比最小辊子半径小5mm。即可得轴承外圈直径：D=1300-(5+75)2=1140mm本文规定，轧机四列圆柱滚子轴承供货厂商为瓦轴ZWZ。因此查阅瓦轴ZWZ轴承产品样本可知，轴承型号FCDP164226800/HCYA3/W283满足条件。产品技术参数如图一、表一所示：图一：四列圆柱滚子轴承FCDP164226800/HCYA3/W283表一：轴承FCDP164226800/HCYA3/W283技术参数dDBCrCo820 mm1130 mm800 mm24000 kN69500 kN最大轧辊转速：理论寿命计算：A:轧制力30000 KN（最大轧制力），转速43.5r/min（最高转速）时:B:轧制力30000 KN(最大轧制力)，转速22.5r/min（最低转速）时；C:轧制力20000 KN(67%最大轧制力)，转速22.5r/min（最低转速）时；由上A、B、C三种系数选取获得轴承理论寿命。显然A、B两种算法不能达到规格书要求。于是进一步分析典型产品3003、3104、5052、5083轧制规程表。提取表中的每道次的轧制压力和轧制速度，且将速度反算为支承辊的转速。在以轧制力为X坐标转速为Y坐标的二维图表中做出标记出散点，最终以n=a+xF一次函数拟合出轧制转速与轧制力的关系曲线（图中斜线）。合金3003轧制规程：铸锭64017007000产品21650C经15道次粗轧至板厚26.82mm轧制力与速度分析表图表数据如图二所示图二：合金3003轧制力与速度分析表合金3003轧制规程：铸锭64017007000产品2.51650C经15道次粗轧至板厚30.01mm轧制力与速度分析表图表数据如图三所示图三：合金3003轧制力与速度分析表合金3104轧制规程：铸锭64015807000产品2.21540C经15道次粗轧至板厚28.13mm轧制力与速度分析表图表数据如图四所示图四：合金3104轧制力与速度分析表合金5052轧制规程：铸锭64016207000产品31580C经17道次粗轧至板厚30.26mm轧制力与速度分析表图表数据如图五所示图五：合金5052轧制力与速度分析表合金5083轧制规程：铸锭64016207000产品31580C经21道次粗轧至板厚19.67mm轧制力与速度分析表图表数据如图六所示图六：合金5083轧制力与速度分析表分析可知，最大轧制力和最大轧制速度在实际轧制过程中的任何一个道次里都不会同时出现。计算C的系数选取是基本满足实际情况的。由此判定四列圆柱滚子轴承FCDP164226800/HCYA3/W283可以满足使用工况。如果经过计算和分析所选轴承不能满足使用要求，则应该重新选择承载能力更高的尺寸近似的轴承重新计算分析。如果近似尺寸的轴承均无法满足使用要求则需要考虑增大支承辊直径或者改变轴承类型等满足使用要求。三、设计支承辊装配剖视图按照类似规格轧机轧辊做类比设计得支承辊剖面，支承辊轴承中心距初步确定为3350。四、校核支承辊轴承中心距1、建立分析模型在初步设计中，辊颈曲线根据相关参考资料最终确定，如图二所示图二：初步设计所得支承辊辊颈曲线在三维辅助设计软件Autodesk Inventor软件中建立好支承辊三维模型（支承辊操作侧和传动侧相对与轧制中心对称，因此用于应力分析的支承辊只需取以轧制中心分切一半辊子建模）定义材料进入应力分析子模块新建材料并定义性能参数：材料：3%CrMoV密度：杨氏模量：210GPa泊松比：0.3极限拉伸强度890MPa（实际我厂3%CrMoV材料性能为8901120MPa）屈服强度：620MPa（按70%最大拉伸强度折算）线性膨胀系数：在实际轧制过程中，轧件在辊缝中被压缩变形，板材产生变形抗力作用于支承辊辊面，支承辊有往轧件变形方向的反方向运动的趋势，支承辊通过两端的四列圆柱辊子轴承与轴承座接触，轴承座又被压下和AGC液压缸顶着，压下和AGC液压缸装在闭式牌坊的窗口内，形成一个力的回路。因此支承辊的受力可以简化为如图三所示：图三：支承辊载荷图建立约束和加载轧制力，假定支承辊在轧制中心面处固定不动，对此面加固定约束，限制其X、Y、Z三向的自由度。支承辊轴承中心处受轧制力，在轴承中心处加轴承载荷15000KN。建立约束和加载如图四所示：图四：支承辊受力分析加载和约束图2、应用Autodesk Inventor软件做支承辊应力分析和调节，主要考察辊子轴颈部位应力分布和应力大小，如图五所示。图五：支承辊轴颈应力分布图（Von Mises 应力）12345656图五分别为Ra、Rb、（见图六）为不同值时支承辊轴颈应力的分布和最大值图示，其数值如表七所示：图六：支承辊轴颈应力取值分析图表七：支承辊集中应力值序号12345678Ra100100100100100100100120Rb1001001001001001001001002928272625242324Mises应力194.6197.25194.44197.49188.33191.91182.69187.46第一主应力223.54228.09224.02231.11220.9221.13208.73212.39安全系数3.1863.14323.18863.13943.29213.23073.39393.3073表八：支承辊轴颈不同结构尺寸时最大应力值数据分析表由此可知支承辊强度可靠，对Ra、Rb、数值进行调节优化直至第一主应力和Mises应力综合较低安全系数较大。按最优力学性能时Ra、Rb、数值绘制支承辊，且支承辊装配上各零件的装配位置依然可以满足，初定的支承辊轴承中心距满足使用和结构要求。至此支承辊轴承中心距校核完成。由以上数据分析我们可知，变缓坡度和变大Ra、Rb角度有利于集中应力值的有效方法，如果在优化和调节过程中发现初定中心距无法满足支承辊装配上各组件的安装，可适量增大支承辊辊子轴承中心距再进行调节和优化。五、结束语经过以上对支承辊中心距的确定和校核数据的分析，发现在板