四辊可逆轧机主传动系统设计.doc

第 XLI 页四辊可逆轧机主传动系统设计摘要 现代中厚板生产过程中四辊可逆轧机成为主要机型，其工作原理是使轧件通过两相对旋转的轧辊以压力进行加工，使其产生塑性变形。本次设计的主要内容是对四辊可逆轧机的主传动系统进行分析、研究、计算，阐述了中厚板轧机的发展概况，确定了主传动机构的组成、机架形式、轧辊的结构特点及轴承形式。对主传动系统力能参数进行了计算，包括轧制力、轧制力矩和主电机功率的计算及校核，以及主要零件强度的计算，如轧辊、轴、轴承。最后对系统的润滑和环保经济性进行分析和讨论。关键字 中厚板；主传动系统；轧辊；轧制力Four roll reversible mill main transmission system designABSTRACT Four-high reversing mill plate production process to become a major model，Its working principle is rolling through two relatively rotating roll pressure processing to produce the plastic deformation. The main content of this design is the main drive system of the four-high reversing mill analysis, research, computing, describes the overview of the development of the plate rolling mill. Determine the composition of the main drive mechanism of the rack form of structural features and bearing the form of roll. The main drive system power parameters were calculated, including the calculation and checking of the rolling force, rolling moment and the main motor power. And the major parts strength calculation, such as roll, axle, bearing. Finally, the system of lubrication and environmental protection, economic analysis and discussionKeyword: Plate mill; Main transmission system; Roll; Rolling force目录1. 绪论11.1中厚板轧机发展历史11.2现在中厚板轧机特点11.3轧机主要类型21.4轧机设备21.5轧机工作原理32总体方案设计42.1主传动机构42.2压下机构42.3轧辊52.4轴承52.5机架63基本参数确定73.1轧辊材料选定73.2轧辊参数确定73.3工作辊和支承辊辊径尺寸d和l的确定83.4轧辊辊头的结构尺寸确定94轧机主传动系统力能参数的计算1141轧制力的计算114.1.1计算单位轧制力pm114.1.2总轧制力计算124.2轧制力矩计算124.3轧机主电动机力矩与电动机功率计算144.3.1电机功率计算144.3.2主电动机力矩计算154.4电机校核165主要零件强度计算175.1轧辊的强度校核175.1.1支承辊强度校核175.1.2工作辊强度校核195.1.3工作辊与支承辊间的接触应力校核195.2机架结构尺寸确定及校核215.2.1机架主要结构尺寸的确定215.2.2机架强度校核225.3 十字轴万向接轴校核295.3.1基本尺寸确定295.3.2万向接轴校核295.4支承辊轴承校核306润滑方式317.经济可行性分析327.1投资回收期327.2设备合理的更新期338环保性分析348.1机械设备的环保性348.2改善机械设备环保性的方法34结论35致谢36参考文献371.绪论1.1中厚板轧机发展历史从世界中厚板的发展来看，中厚板轧机建设已经经历了两次高潮，第一次是5060年代，出于工业化和建造业的需要，需要大量又厚，又宽，性能又高的中厚板。美国掀起了全球第一次中厚板轧机的建设高潮。一口气新建成以2辊式加4辊式型式，4064mm尺寸为主中厚板轧机16台，其中4064mm有7台，5000mm以上特宽的有1台。另外改造中厚板轧机8台，同时淘汰了若干台3辊劳特式中板轧机。经过新建和改造后美国中厚板产量猛增，到1957年中厚板产量已提高至1000万t以上。可以生产高强船板、高韧性潜艇用板、高耐候桥梁板，以及X80大口径直缝焊管用板。同时带动了长输管线的建设。第二次是7080年代，受经济发展的需要，短短几年间便新建以4辊式加4辊式型式4700mm尺寸和4辊式5500mm单机架为主17台中厚板轧机，其中5m以上特宽有4台、四大公司各占1台，4.7m的有5台。使日本中厚板生产很快走向现代化道路，促进了机器、船舶、汽车、家电、交通及现代建筑等各行各业迅速地发展起来。1.2现在中厚板轧机特点现代中厚板轧机越来越趋于大型化、精密化、自动化，以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金板。电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度，中厚板轧机普遍采用了液压AGC（钢板厚度自动控制系统），中厚板的精度和生产效率大幅提高。随着市场经济的发展，追求质量、品种、效益将是中厚板轧机今后和发展的方向，以宽厚板为主，并有很高的强度，加大轧制力和主传动电机容量，改造的重点是：（1）为保证板坯加热的均匀性，使得轧制的钢板尺寸和性能均匀一致，新建加热炉应采用步进式加热炉。（2）淘汰三辊粗式轧机，以四辊轧机代替粗轧机，发挥四辊精整线轧机的能力，提高产品的质量。对于单机架的四辊轧机，已经预留了另一架轧机的基础的轧机应尽量及时将另一架轧机安装上去，以实现经济规模。(3)随着用户的钢板的表面质量和钢板的剪切精度的提高加强精线的改造，冷床采用运载式的冷床，剪机用滚切式双边剪和滚切式定尺剪。(4)严格控制板坯加热温度，采用控制轧制和控制冷却工艺，加快钢板的冷却速度，防止晶粒长大，细化铁素体，使珠光体均匀分布，以获得良好的强韧性。(5)重视热处理设备的完善，逐步提高热处理钢板的生产能力，新建热处理炉应优先考虑选用无氧化辊式热处理炉。(6)厚度偏差控制是钢板的一项重要指标。要充分利用液压AGC控制技术来提高钢板的尺寸精度，减少厚度偏差。(7)大力开发和应用板型控制技术，获得良好的板形，减少钢板头尾和两边的切损，提高钢板的成材率。目前中厚板轧机已经不能满足用户对宽厚板的需要，我国新建宽厚板机组将满足这方面的需求。据统计，我国新上轧机主要以3500mm、3800mm、4300mm、5000mm四辊单机架或双机架为主，其中5米轧机两套，4300mm轧机一套，3800mm轧机3套，3500mm轧机7套。还有鞍钢营口5000mm宽厚板项目、五矿营口项目、北钢中板项目、包钢中板项目、南阳汉冶、安阳永兴、鄂钢、莱钢等，预计产能在1110万吨左右。这些轧机大多数都是大轧制力(2104N/mm以上)，大功率(2103N/mm)，轧制速度7.5m/s，轧件的厚度偏差已达0.08mm，宽度偏差达到58mm，长度偏差达10mm以下，镰刀弯减至5mm/m，切头尾长在200mm以内，成材率达95%以上，采用热装炉时燃耗已降至0.6109J/t以下，及高刚度(2kN/mm以上)的现代化中厚板轧机，大大超过日本和美国现有中厚板轧机性能，将成为全球新一代现代化中厚板轧机，为实现TMCP(中厚板热机械控制处理，即控制轧制和控制冷却技术)工艺，生产高质量、高性能中厚板创造了有利条件。1.3轧机主要类型四辊可逆轧机成为现代中厚板生产主力型，主要是由于大型直流电机及控制系统制造技术发展，解决了轧机和大扭矩的可逆式拖动，近三十年来，大功率变频调速技术的发展又取代了轧机传动的直流系统。1.4轧机设备设备组成：机组由电动机、齿轮联轴器、减速机、齿轮联轴器、人字齿轮座、万向接轴托架、万向接轴、工作机座等组成。由电动机通过一系列传动机构驱动轧机工作进行轧制。工作机座由压下装置、平衡装置、工作辊装配、支承辊装配、机架装置、轨座等部件组成。1.5轧机工作原理工作原理：轧件通过两相对旋转的轧辊以压力进行加工，使其产生塑性变形，称为轧制工艺过程。轧机通过工作辊来完成这一过程。工作辊包含有旋转和移动两种运动。前者靠摩擦力进行轧制运动，由轧机主传动实现；后者用来调节压下量，控制轧件的变形程度，由轧机压下装置实现。主传动由主电机通过联轴器带动减速机高速轴，减速后由低速轴通过齿轮联轴器与人字齿轮座输入端相联，输出端通过万向节轴分别带动上下工作辊使其产生线速度相等、旋转方向相反的轧制运动。压下装置共两组，分别安装在机架上面，经左右各一台压下电机及两级涡轮、蜗杆副减速后传递给压下螺杆，压下螺杆由压下螺母固定在每片机架的窗口中间，通过安全臼及液压平衡装置使轧辊上下运动。压下电机出轴上安装有制动器，使压下螺杆获得准确的位置精度。压下装置必须反应灵敏，具有单独点动和左右联动的功能。其主要作用：调整两工作辊之间的距离以保持正确的辊缝开度、给定压下量、调整两工作辊的平衡度，当更换新工作辊后，调整轧制高度。2总体方案设计2.1主传动机构作用：电动机的运动和力矩传递给轧辊。单机座轧钢机主传动动类型：1.通过电动机、减速机、主联轴节、齿轮座、联接轴传给轧辊的型式。这种主传动装置，一般用于不可逆工作的轧钢机。2.通过电动机、主联轴节和联接轴直接传给轧辊的型式。两个轧辊由各自的电动机单独驱动。这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。本次设计是四辊中厚板轧机，所以采用的第二种主传动型式，电动机的运动和力矩是通过主联轴节和联接轴而直接传给轧辊，两个轧辊由两台电机分别驱动。传动简图如下：1-工作机座；2-机架；3-四辊轧机支承辊；4-联接轴；5-中间轴；6-电动机；7-联接轴平衡装置；8-机架底板；9-地脚螺栓；10-四辊轧机工作辊；2.1四辊可逆轧机主传动示意图2.2压下机构作用：用于调整辊缝，也称辊缝调整装置。（1）电动压下装置：由压下电动机、减速机、压下螺丝、压下螺母组成。功能：在机架的上部，由两个电机驱动，电机一轴和二轴与蜗轮蜗杆减速机联接，蜗轮内孔为内花键，带动压下螺丝转动，机架上部装有螺母，螺母固定在机架内，当压下螺丝转动时，压下螺丝上下移动，从而达到机械压下的目的。润滑方式：稀油循环。（2）液压压下装置：由压下电动机、减速机和液压缸组成。液压AGC功能：液压AGC缸安装在机架窗口的上部，每片机架一个，在上支承辊轴承座的顶部与球面垫之间，两个AGC缸同时工作，用于辊缝调整和向支承辊轴承座传递轧制力，每个AGC缸各带三个外置式位移传感器。本次设计采用的是电动压下，其传动简图如下：1-电动机；2-制动器；3-齿轮减速机；4-电磁联轴节；5-球面蜗轮副2.2压下装置示意图2.3轧辊 按轧机的类型轧辊可分三种：1.带孔的轧辊2.平面轧辊3.特殊轧辊。本设计为中厚板轧机，所以采用平面轧辊。 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。轴头和联接轴相连，传递轧制扭矩。轧辊结构特点：对于四辊轧机，为减小轧制力，应尽量使工作辊直径小些。支承辊直径取决于刚度和强度要求。轧辊还要具有：（1）高的耐滚动疲劳性能 （2）良好的抗热裂性、抗热冲击性、抗冷热疲劳性（3）复合层接合能力强（4）较高的耐磨性。2.4轴承 轴承的样式可分滑动轴承和滚动轴承。本设计采用四列圆柱滚子轴承。因为这种轴承即可承受径向力，又可承受轴向力，所以不需要采用推力轴承。为了方便换辊，轴承在轴颈上和轴承座内均采用动配合（e8、f8）。由于配合较松，为防止对轴颈的磨损，要求辊颈硬度为HRC=3236。同时应保证配合表面经常有润滑油。为此，在轴承内圈内孔有一螺旋槽，内圈端面还有径向沟槽。轧辊轴承工作特点：（1）工作负荷大（2）运转速度差别大（3）工作环境恶劣。2.5机架 机架根据结构不同可分为两类：闭式机架和开式机架。本设计采用闭式机架，具有较高的强度和刚度。由两片机架，上、下横梁，耐磨衬板、工作辊平衡弯辊、接轴夹紧、轴端卡板、换辊轨道等组成。作用：机架用于装配工作辊和支承辊辊系，承受轧制力。同时将耐磨衬板，换辊轨道等装配到机架上。机架通过双头螺栓、螺母固定在轧座上。横梁用于联接操作侧和传动侧机架，上横梁还用于安装上支承辊平衡装置，下横梁用于安装下支承辊换辊拖板。工作辊平衡、弯辊装置用于在轧制过程中使工作辊保持平衡，在需要调整板形情况下施加正弯辊力，并辅助换辊动作完成。接轴夹紧装置安装在机架传动侧，在换辊过程中，伸出夹紧完成工作辊定位；换辊完成，接轴夹紧装置缩回，完成接轴夹紧装置在整个换辊过程的动作功能。支承辊换辊固定轨道安装在机架窗口的下部，位于支承辊滑座与下横梁、机架之间。工作辊换辊提升轨道安装在机架窗口内下工作辊轴承座的下部，提升液压缸位于轨道下固定在机架上，换辊时提升到标高位置。3基本参数确定辊式轧钢机基本参数包括辊身长度L、工作辊辊径D1、支承辊辊径D2、工作辊辊颈d1、支承辊辊颈d2、轧制速度v、轧制力P等已知的工艺设计参数有轧件材质：轧前厚度：轧后厚度：轧件宽度：轧制温度：轧制速度：3.1轧辊材料选定在带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时要求辊面硬度很高，故在选择轧辊材料是多采用铸铁轧辊。而支承辊在工作中主要受弯曲应力，且直径也较大。因此在设计中着重考虑轧辊的强度和轧辊的淬透性。所以，在实际的设计中多选用Cr合金钢。 工作辊选择材料为：球墨铸铁 支承辊选择材料为：9CrMo3.2轧辊参数确定(1)辊身长度确定在设计中主要是根据所提供的坯料尺寸和实际生产中的辊道宽度来确定辊身长度的，辊身长度决定了轧板带的最大宽度，其关系为 （3.1）式中 L辊身长度 Bmax 板带材的最大宽度 a随带材宽度而异的余量，当Bmax200mm时，取a=100200mm本次设计 (2)工作辊直径确定由文献3-3可知L/D1=3.05.2常用比值3.24.5；L/D2=1.92.7常用比值2.02.5；D2/D1=1.52.2常用比值1.62.0比值L/D2标志着辊系的抗弯刚度，其值越小，则刚度愈高。一般来说，辊身长度较大者，选用较大的比值。辊径比D2/D1的选择，主要取决工艺条件。当轧件较厚（咬入角较大）时，由于要求较大的工作辊直径，故选较小的D2/D1值；当轧件较薄时，则选较大的D2/D1值。因此厚板轧机和热带钢轧机粗轧机座比精轧机座的辊径比小些，热轧机比冷轧机的辊径小些。对支承辊传动的四辊轧机，一般选D2/D1=34。 D2=11501437mm D1=511766mm根据轧辊强度及允许的咬入角（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： D1h/1-cos （3.2）式中D1工作辊直径h压下量咬入角由文献3-1可知，四辊可逆轧机的最大咬入角=15。20。；取=20。得 D1165.8mm为安全取D1=740mm D2=1250mm3.3工作辊和支承辊辊径尺寸d和l的确定辊颈直径d和长度与轧辊轴承型式及工作载荷有关。由于受轧辊轴承径向尺寸的限制，辊颈直径比辊身直径要小的多。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，辊颈尺寸不能过大，一般近似地选d=（0.50.55）D因此： d1=（0.50.55）D1=370407mm 与实际考虑取d1=440mm d2=（0.50.55）D2=625687.5mm 与实际考虑取d2=800mm L/d=0.831.0 根据理论与实际考虑取L1=600mm L2=850mm式中 L1工作辊辊颈长 L2支承辊辊颈长3.4轧辊辊头的结构尺寸确定辊头尺寸指的是轧辊传动端的辊头尺寸。轧辊的辊头基本类型有（1）梅花辊头；（2）万向辊头；（3）圆柱形辊头；（4）带平台的辊头。为了装卸轧辊轴承方便，辊头用可装卸的动配合扁头。此时辊头平台更为适合，其结构尺寸如图 （3.3） (3.4)式中 轧辊辊头直径 轧辊辊颈 ，取 取式中 工作辊辊头直径 支承辊辊头直径 ，取 ，取式中 工作辊辊头平台 支承辊辊头平台4轧机主传动系统力能参数的计算41轧制力的计算4.1.1计算单位轧制力pm由文献2-39可知pm=nnnk （4.1）式中 n考虑摩擦对应力状态的影响系数 n考虑外区对应力状态的影响系数 n考虑张力对应力状态的影响系数对于中厚板轧机外区的影响是主要的，所以n=1 ；n=1；pm=1.15 nk根据文献2-40得 n=（）-0.4 （4.2）式中 L接触弧长度 hm轧制前后轧件的平均高度由给定参数可知hm=h0+h1/2=（95+85）/2=90mm L= R=D1/2=740/2=370mm h=h0-h1=95-85=10mm L=60.8m所以n=（）-0.4=1.18相对压下量由文献2-1可知=*100% (4.3)=10/95=10%变形速度计算hm=90mm l=60.8mmL/hm2 因此采用粘着理论计算即 (4.4)式中Vr轧制速度 接触弧长度 h0轧制前轧件高度 h1轧制后轧件高度um=4.4mms-1变形阻力计算根据文献2-10查得材质Q235变形阻力=K30 （4.5）式中K变形程度影响系数K=0.84301200C变形速度4.4mms-1下=30%的变形阻力 30=60MPa=0.8460=50.4MPa综上pm=1.151.1850.4=68.4MPa4.1.2总轧制力计算轧件对轧辊的总压力P为轧制平均单位压力pm与轧件和轧辊接触面积F之乘积 P= （4.6）对于中厚板轧机P= （4.7）式中bm轧机厚度 2100mm L接触弧长度的水平投影 60.8mm pm单位轧制力所以P=210010-360.810-368.4106=8.7106N=8.7MN4.2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 （4.8） 求轧制力矩MZ （4.9） 式中 P轧制力 a轧制力臂，其大小a=L/2 L接触弧长度MZ=8.710610-3=264.48kNM求工作辊传动支承辊的力矩MR MR=Rc （4.10） R= （4.11）式中工作辊与支承辊连心线与垂直夹角，=arcsin 轧辊连心线与反力R的夹角，=arcsin c 反力R对工作辊的力臂，c=mcos+sin D1工作辊直径，D1=740mmD2支承辊直径，D2=1250mme工作辊轴线相对支承辊轴线的偏移距，由于工作偏移距的数值（一般为510mm）相对工作辊与支承辊直径来说很小，所以在计算时，可以为e=0因此，=前后张力对轧制力方向影响的偏角，因为是厚板轧机所以=轧辊轴承处摩擦圆半径，= 支承辊轴颈直径=800mm轧辊轴承摩擦系数，由文献2-60可知=0.004=0.004=1.6mmm滚动摩擦力臂距离，一般m=0.10.3mm= R=8.7106Nc=mcos+sin=0.2cos0.17+sin0.17=1.4mm综上 MR=Rc=8.71061.410-0.3=12.18KNM求工作辊轴承摩擦力矩Mf1根据文献2-128得 Mf1=F (4.12)式中F工作辊轴承处反力，F=Rsin（）工作辊处轴承摩擦圆半径，=工作辊辊颈直径，=440mm轧辊轴承摩擦系数，由文献可知=0.004=0.88mm F=8.7=25.81KN综上Mf1=F=25.81=0.023KNm MK =MZ+MR+Mf1 =264.48+12.18+0.023 =276.68KNM传动两个工作辊总传动力矩为=2Mk=2276.68=553.36KNm4.3轧机主电动机力矩与电动机功率计算4.3.1电机功率计算根据文献3-1可知电机功率 N= (4.13)式中 MK轧辊驱动力矩，MK=276.68KNm n1电机转速，r/min 传动效率，=0.89 (4.14)式中 v轧制速度 D1工作辊直径=62rad/minN=2018.25KW根据文献3-128选电机型号为ZD-250/83 额定功率2050KW 额定电压800V额定转速60r/min 最高转速180r/min GD2=72t/m2 Mer=9.55=9.55=326.29KNm4.3.2主电动机力矩计算由文献2-149可知主电动机轴上的力矩由四部分组成，即 (4.15) =式中 主电动机力矩轧辊上的轧制力矩，四辊轧机=Pa+Rc附加摩擦力矩，即当轧制时由于轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其他转动件中的摩擦而产生的附加力矩，=空转力矩，即轧机空转时，由于各转动件的重量所产生的摩擦力矩及其他阻力矩，一般取额定功率的5%动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件由于有加速度或减速所引起的惯性力所产生的力矩，本次设计轧辊运转速度为匀速所以=0 电动机和轧辊之间的传动比，本设计采用电动机直接带动轧机，所以=1由文献2-156可知 (4.16)式中 主电动机到轧辊之间的传动效率，不包括空转力矩的损失，取=0.98 276.68=5.65KNm =Pa+Rc=276.68+12.18=288.86KNm =0.05Mer=0.05326.29=16.31KNm综上 =288.86+16.31+11.84+5.65+0.023=310.843KNm=288.86+16.31+5.65+0.023=310.84KNm4.4电机校核4.3.1过载校核由文献2-161可知 =9.559.55=108.76KNm (4.17) = K=2.53.0 (4.18)所以电机合格5主要零件强度计算5.1轧辊的强度校核5.1.1支承辊强度校核5.1四辊轧机支承辊计算简图由支承辊的弯力矩和弯曲应力图可知，在辊颈的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即 （5.1） (5.2)式中 P 总轧制力，P=20MN 1-1和2-2断面直径， c1 c2 1-1和2-2断面至支反力P/2处的距离，c1=355mm c2=505mmRb许用弯曲应力所以=支承辊辊身中部3-3断面处弯矩是最大的。若认为轴承反力距离等于两个压下螺丝的中心距，而且把工作辊对支承辊的压力简化成均布载荷（这时计算误差不超过9%13%），可得3-3断面的弯矩表达式 (5.3)式中 P总轧制力，P=20MN L支承辊辊身长，L=2250mm 两个压下螺丝的中心距，=3260mm=辊身中部3-3断面的弯曲应力为 (5.4)式中的应以重车后的最小直径代入=1150mm根据文献3-87查得9CrMo合金钢轧辊强度限 安全系数n=5综上支承辊各断面强度，均小于，所以支承辊强度合格5.1.2工作辊强度校核由于有支承辊受弯曲力矩，故工作辊可只考虑扭转力矩，即仅计算传动端的扭转应力。扭转应力为 （5.5）式中 作用在一个工作辊上的最大传动力矩，KNm 工作辊传动端的扭转断面系数，因为截面可以看成矩形所以 （5.6） b工作辊辊头平台宽度，b=330mm h工作辊辊头平台高度，h=340mm 最大扭转应力 工作辊强度合格5.3工作辊扭矩图5.1.3工作辊与支承辊间的接触应力校核四辊轧机支承辊和工作辊之间承载时有很大的接触应力，在设计及使用时应校核图5.4工作辊与支承辊接触区上各主要应力大小及分布由文献3-11可知 (5.7) (5.8)式中 q加在接触表面单位长度的负荷， P轧制力，P=20N L工作辊辊身长度，L=2300mm 相互接触的两个辊半径，=370mm，=625mm E弹性模量，E= 根据文献3-8查得 支承辊表面硬度为40HS的许用应力=2000MPa许用应力=610MPa即 合格在辊间接触区中，除了须校核最大的正应力外，对于轧辊体内的最大切应力也应进行校核。为保证轧辊不产生疲劳破坏，值应小于许用值，即最大反复切应力应小于许用值，即 均小于，合格5.2机架结构尺寸确定及校核5.2.1机架主要结构尺寸的确定机架的主要结构尺寸：包括机架窗口高度（H）和宽度（B）及机架立柱断面尺寸（F=LB）由文献5-152可知 (5.9)式中 支承辊直径，=1250mm所以 取传动端B=1450mm。为换辊方便，换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽10mm。即由文献5-152可知四辊轧机 (5.10)式中 工作辊直径，=740mm 支承辊直径，=1250mm 机架窗口高度所以取H=6150mm由文献5-153可知 (5.11)式中 F断面面积 d支承辊辊颈直径，d=800mm所以在现代板带轧机上，为了提高轧件的轧制精度，有逐渐加大立柱断面的趋势。其截面形状接近正方形，在实际的生产中也是这样用的，所选的断面积可以大于理论值，但不能小于理论值。因此，宽b=750mm，高 h=850mm，则F=637500mm25.2.2机架强度校核1.确定1-1截面形心图5.4 1-1截面简化模型 矩形I： 矩形II： 矩形III： （5.12） =863.75mm左右两边对称，形心不变2.确定1-1截面惯性矩 2-2截面惯性矩图5.5 2-2截面简图 （5.13） （5.14） 3求弯矩由于机架左右对称，所以力矩M1可由半个机架的弹性变形位能求出。此时截面1-1的转角等于零，根据文献5-1按卡氏定理得 （5.15）式中 E弹性模数 x截面1-1与计算截面间的机架中性线长度 Mx机架计算截面上的弯矩 Ix机架计算截面上的惯性矩在x断网处的弯曲力矩Mx为 （5.16）式中 R作用于机架上的垂直力 y垂直力R/2相对计算截面的力臂。力矩的导数为 =-1 对于机架横梁y=x，而对于立柱，因此 = （5.17）式中 机架横梁的中性线长度，=2400mm 机架立柱的中性线长度，=6150mm 机架上横梁的惯性矩 机架立柱的惯性矩 机架下横梁的惯性矩 轧制力积分后得 （5.18）因为上下横梁惯性矩相同，即,则力矩为 （5.19） Nm4.求弯矩 由文献5-9可知立柱的弯矩为 (5.20) 式中 轧制力 机架横梁中性线长度 横梁弯矩 Nm机架横梁内侧应力： (5.21)式中 机架横梁内侧断面系数，= 内侧应力 其中mm机架横梁外侧应力 (5.22)式中 机架横梁外侧应力 机架横梁外侧的断面系数， 其中 机架立柱内侧应力 (5.23)式中 机架立柱内侧应力 R 轧制力 机架立柱断面积 机架立柱内侧断面系数 其中 机架立柱外侧应力 (5.24)式中 机架立柱外侧应力 R轧制力 机架立柱断面积 机架外侧断面系数 其中 机架材质为ZG35，强度极限,屈服极限，因为轧辊安全系数，所以机架安全系数取。许用应力对于横梁；对于立柱综上横梁内外侧应力小于许用应力，立柱内外侧应力小于许用应力,所以机架强度合格5.3 十字轴万向接轴校核5.3.1基本尺寸确定图5.6万向接轴简图回转直径，接轴直径，允许工作倾角5.3.2万向接轴校核扭转强度条件计算，根据文献11-370得轴的扭转强度条件为 （5.25）式中: 扭转切应力，MPa T轴所受的扭矩，Nmm 轴的抗扭截面系数，mm3 n轴的转速，r/min；轴连接电机所以n=60r/min P轴的传递功率，KW;传递电机功率所以P=2050KW d计算截面处轴的直径，mm；d=370mm根据文献11-370查得材料为34CrNi3Mo的许用扭转应力，所以，即万向接轴强度合格5.4支承辊轴承校核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=800mm，外径D=1080mm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 (5.26)式中 轴承基本额定动载荷 轴承的转速 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，所以 指数，球轴承；滚子轴承所以求得轴承寿命为 小时所以选用轴承符合设计要求6润滑方式常用的润滑方式有稀油润滑（矿物油润滑）和甘油润滑（润滑脂润滑）两种。1.稀油润滑一般用于要求对摩擦面实行液体或半液体摩擦的地方，以及除了润滑外，还需要冷却、清洗摩擦表面的地方。2.甘油润滑的主要目的是减少摩擦以及保护摩擦表面不受腐蚀和防止外来水、氧化铁皮等污物进入。转速较低或不经常工作的摩擦面。常用甘油润滑油润滑不能循环，因此消耗的油脂不能回收，但甘油润滑设备比较简单。稀油润滑可以循环使用，但设备复杂。一般情况下，凡是甘油润滑可以满足要求的机械设备，可以不用稀油润滑。稀油润滑仍然是轧钢车间主要的润滑型式，由于稀油润滑能有效的减少摩擦，有良好的润滑效果，排散热量冷却工作表面以及保护工作表面不受腐蚀等作用。因此到目前为止轧钢车间在所有齿轮啮合部位、减速机、人字齿轮机座以及大部分轧机的轴承都还是采用稀油循环润滑。不过近几年发展起来一种新的润滑方式油气润滑，它是以压缩空气为动力将稀油沿管道输送到各润滑点。其适用于润滑滚动轴承，尤其在重负荷轧机轧辊轴承上得到广泛应用。油气润滑的优点：（1） 有利于环境保护。没有油雾，周围环境不受污染。（2） 精密计量。油和空气两个成分都可分别精确计量，按照不同的需要输送到每一个润滑点。（3） 与油的粘度无关，凡是能流动的油都可以输送。因为它不需要雾化，所以不存在高粘度雾化困难的问题。（4） 可以监控。润滑系统的工作状况很容易实现电子监控。（5） 特别适合用于滚动轴承，尤其是重负荷的轧机轧辊轴承，气冷效果好，可降低轴承的运行温度，延长寿命。（6） 耗油量小。仅为耗脂量的1/101/20。7.经济可行性分析7.1投资回收期 （7.1）式中：总投资额 200万元 年平均净收益 30万元代入式7.1得： =6.7年基准回收期，年