全双辊驱动五辊冷轧机的设计【7张CAD图纸和说明书】
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鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页双辊驱动五辊冷轧机设计1 绪 论1.1 选题的背景和目的冷轧钢板和带钢近年来得到较大的发展，七十年代国外带钢冷连轧机共 196 套。末架出口速度可达 254107 米/秒，窄薄带厚度仅 0.001 毫米，为了提高产量，冷带卷已达 60 吨，一套冷轧机年产量可达 350 万吨。自 1979 年开始出现了全连续冷轧机，这种轧机只要第一架引料后，可实现连续轧制。全连续冷连轧机可以提高生产率 3050%，产品质量和成材率也得到很大提高。随着工业生产的发展，对极薄带材要求增加特别是微电子工业对极薄带材要求更高。而轧制薄带要求轧辊直径更小。一般简单的关系 d=100hmin。轧制 0.1 毫米厚的带钢应为 100 毫米，有张力轧制可以稍大些。对于中小企业为生产薄带将四辊轧机工作辊减少，支承辊直径加大，由于轧辊直径不匹配加大轧辊的磨损，为此，采用在二个工作中间加上小直径的工作辊，组成五辊轧机，轧制形成异步轧制。这种轧机对四辊轧机改造尤其重要，只要将齿轮座改造就可以实现。不少企业为生产薄带采用五辊冷轧机可采用双辊驱动工作辊或双辊驱动只承来实现。也可以采用单辊驱动五辊轧机，这样改造成本更低。总之，为生产薄带采用五辊轧机进行生产是很好的方法。为提高水平刚度也可采用具有侧支系统的五辊轧机称为 FFC 轧机。对冷连轧的最后一架也可以改造五辊轧机以便轧制更薄的带材。选题就是在这种情况下进行的，其目的是利用四辊轧机改造成五辊轧机，生产薄带卷材。以满足工业生产需要。要采用 12 辊或 20 辊轧机生产投资大，成本高。利用四辊轧机改造是一个有效的好方法。为此，选择双驱动五辊轧机设计题目。1.2 冷轧板在国民经济发展中的作用随着国民经济的迅速发展，冷轧钢板的需求量越来越大。板材生产在国民经济中的地位也越来越显著，板带材应用范围最广，工业先进的国家钢板产量占钢产量的5060%，板带钢按产品厚度分为 中厚板：厚度 460 毫米，长度可达 25 米，宽度 4米。薄板：厚度 0.24 毫米，宽度 2050 毫米，可切成定尺长度，也可以成卷供应。箔鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页材：厚度 0.20.001 毫米，宽度 20600 毫米可成卷供应，极薄材最薄可达 0.0002 毫米。冷轧生产是在再结晶温度以下进行轧制，即常温下进行生产，产品机械性能好，表面光滑。产品用途广泛，可用于军工、轮船、汽车、火车和拖拉机制造。日常生活用品电冰箱、洗衣机、收音机和录音机。尤其电子工业和微电子工业对薄材使用更多。冷轧产品质量直接影响产品质量，它反映一个国家的技术水平高低。1.3 冷轧机国内外的发展现状和趋势冷轧生产的发展方向，提高生产率，采用增加带卷重量，提高轧制速度和作业率等，采用带钢冷连轧机是发展趋势。冷轧带卷的重量已达 40 吨，最大的达到 60 吨。轧制速度 3040 米/秒。改善工艺润滑材料与轧制速度还可以提高。在带钢冷轧机上广泛采用液压弯辊装置来改善板型。由于冷轧带钢要求较高，在冷轧机上采用了全液压压下装置，并安装带钢厚度自动控制装置，以保证带钢厚度公差。对于高速、高产量的带钢冷轧机实现了计算机控制。第一台全连轧冷轧机是二台五机架冷连轧机，轧制成品厚度为 0.151.6 毫米，宽度为 6201300 毫米，轧辊宽为 1425 毫米，最大卷重为 32 吨，最大轧制速度为 30 米/秒。为改善板型，提高横向偏差的精度，建造了 HC 轧机和 CVC 轧机。如下图所示。图 1.1 HC 轧机 图 1.2 CVC 轧机HC 轧机采用改变移动辊的位置使辊移动到板边位移。这样板的厚度均匀。而 CVC轧机是将轧辊磨成 S 形状用于轧辊位移形成不同的变形而实现钢板平直。轧机轧辊的配置方案如图 1.3 所示鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页a 二辊式 b 四辊式 c 六辊式 d 七辊式 e 偏八辊式 f 十二辊式 g 二十辊式图 1.3 板带冷轧机的形成用的较多的是四辊轧机。由于有较细的工作辊和刚度较大的支承辊，故可以采用较大的压下量，产品厚度为 0.22.5 毫米，一般选用四辊式轧机工作辊直径与成品厚度之比（D/d）为 10002000。四辊式可分为单机座和多机座两种布置形式。六辊式由于结构笨拙，调整不便，支承辊和工作辊直径比不超过 3，只是水平刚度稍有增加优越性比四辊式轧机未能广泛的应用。多辊式的 Y 型，八辊、十二辊和二十辊。因为工作辊直径小，轧制时可以采用较大的压下量，减少轧制道次和中间退火次数，工作辊的拆装，加工又较方便，所以用于生产厚度 0.50.002 毫米以下的带钢。八辊轧机又称偏八辊轧机，工作辊与支承辊的中心线不在同一垂直平面内，这种轧机结构简单，操作方便，压下量可达 4060%，使用效果较好，适应生产厚度不同的产品。目前有三种型式 见图 1.4 所示a 偏八辊 b 偏十辊 c 双偏八辊图 1.4 偏八辊轧机及其衍生形式b 为两个中间辊的偏十辊式，c 为双偏八辊即十六辊式轧机，三种轧机工作辊直径分别为 70200毫米、120150 毫米和 8090 毫米，偏八辊式可轧制厚度为 0.1毫米。目前常用于轧制硅钢片最小厚度为 0.2 毫米,也可以轧制不锈钢,最小厚度可达0.5 毫米,双偏八辊可轧厚度为 0.02 毫米.但结构、操作复杂，故除轧制较薄或硬度很高的金属材料外，一般很少使用。八辊轧机是在四辊式轧机基础上发展起来的工作辊驱动的四辊轧机。工作辊直径的减少受到传动扭矩限制，支承辊驱动的四辊轧机，工作辊直径的减少受到水平弯曲的限制，而八辊轧机可以使工作辊在垂直和水平方向均不鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页会发生弯曲，设计选择工作辊直径时可以不考虑扭转和弯曲力矩的作用，故可以采用比四辊轧机小得多的工作辊直径。以上说明可见，工作辊直径是越来越小，而辊数越来越多。其原因是要想生产厚度薄轧材，工作辊直径只有小才能轧出，这是由于轧辊的弹性压扁量决定的，工作辊直径小弹性压扁量小，为保证工作辊变形必须选用更多辊。提高工作辊的刚度，又因为轧辊间传动时两辊直径之比应为 24 倍为好。1.4 五辊轧机研究内容和方法1.4.1 冷轧机在车间的布置和作用冷轧车间包括，酸洗、冷轧、退火、平整、横切、纵切、精整等组成。横切是剪切钢板和渡锌板。其次是彩板机组生产不同的彩板。还有硅钢片生产机组，生产硅钢板。但是有些冷轧厂不是所有产品都生产。而组成专向工厂，如硅钢片厂，渡锡，锌钢板厂和才片厂等。退火分为中间退火、成品退火，一般冷轧工艺只能轧制与道次后，由于加工硬化必须退火变软再进行轧制。冷轧机的作用就是将钢板轧制成厚度更薄的产品。是冷轧车间的主要设备，它的生产能力决定了冷轧厂的产量。一般都采用大卷轧制。以便减少轧制道次。冷轧机的布置如图 1.5 和图 1.6 所示。 冷 轧 机卷 取 机拆 卷 机 冷 轧 机 卷 取 机拆 卷 机图 1.5 单机座冷轧机 图 1.6 冷轧机组1.4.2 冷轧机的生产工艺单机座冷轧机是可逆式四辊冷轧机将带钢卷用吊车吊来放到链式运输机上，进入开卷机后钢板头压平转动开卷机使钢带进行四辊冷轧机进行轧制，到右卷取机后头部夹紧，卷筒胀开，进行第一道轧制，然后轧制反转将钢头送到左卷取机头部夹紧，进行轧制卷取。卷取采用张力以便卷紧。第二道轧完重新轧制几道后将卷筒缩小卸卷、运鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页走。冷连轧机钢带钢卷开卷后送到卷取机夹紧头部后进行连轧，轧完后卷取；机卷筒缩小卸卷后用钢带包紧，运走。冷轧机用换辊小车迅速换辊。一次换辊十分钟左右。1.4.3 五辊冷轧机的研究和方法1、到冷轧厂进行调研，了解冷轧机生产情况和存在的问题，收集轧制规程和轧机的结构更加进一步了解2、制定冷轧机的设计方案和方案评述，通过认真思考、改造创新、方案合理。3、进行设计计算。4、对控制系统提出要求，润滑方法选择和润滑油选择合理。5、设备的安装和维修方法，设备的经济评价。2 方案的选择与评述按轧制品种最小厚度的要求，采用单机座可逆式冷轧机，为轧制较薄的带钢卷，四辊轧机和五辊轧机相比较，五辊轧机比四辊轧机轧制带钢更薄，很适用于小型工厂生产。本设计采用五辊轧机设计方案。驱动方式不同有不同的方案。2.1 方案的选择2.1.1 工作辊驱动方案见图 2.11 电机 2 电机联轴器 3 减速机 4 减速机联轴器 5 齿轮座 6 万向连接轴 7 机座图 2.1 工作辊驱动五辊冷轧机主传动示意图鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 6 页此方案传动时，轧辊之间空载不打滑，但轧制力过大时，工作辊的扭转强度可能不够，若强度满足要求时，最好采用工作辊驱动为好。2.1.2 支承辊驱动方案见图 2.2 所示1 电机 2 电机联轴器 3 减速机 4 减速机联轴器 5 齿轮座 6 万向连接轴 7 机座图 2.2 支承辊驱动五辊冷轧机主传动示意图此方案，由于工作辊辊靠摩擦传动，易滑。若工作强度不够只能采用支承辊转动方案，小直径的工作辊可以轧制较薄的带钢材。2.1.3 工作辊单辊驱动方案单辊驱动方案见图 2.3 所示图 2.3 工作辊单辊驱动方案示意图这个方案利用工作辊驱动四辊冷轧机卸掉上万向接轴即可，可以轧制比单轧机更薄的带材。若少量的薄带需求可采用这个方法。2.1.4 支承辊单辊驱动方案这个方案利用支承辊驱动四辊冷轧机，卸掉上万向接轴即可进行轧制。适用于少鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 7 页量带钢需求量。综上所述，采用支承辊驱动方案，因为生产薄带钢工作辊直径一定要小，否则可以采用支承驱动四辊冷轧机，因为四辊冷轧机不能生产才选择五辊轧机。具体结构见下面选择与评述。支承辊单辊驱动如图 2.4 所示图 2.4 支承辊单辊驱动示意图2.2 方案评述因为是可逆轧机采用低速咬入高速轧制，因此电机需要调速，选择直流机，可控硅供电。选择具有减速机和齿轮座传动方案。电机容量可以小些。投资费用少。采用滑块式万向接轴，此万向接轴比十字接轴通用，调整倾角较小用弹簧平衡万向接轴，上支承辊采用弹簧平衡，工作辊也采用弹簧平衡，主要原因调整范围小，弹簧平衡可以满足要求，但结构简单。压下系统采用行星减速驱动并安装指针盘指示压下量。轧辊轴承选用滚动轴承提高轧制的精度。前后安装卷取机实现张力轧制。工作辊采用乳化剂冷却，机架采用闭式机架，保证机架的刚度。以便轧制更薄的产品。五辊机采用异步轧制，异步轧制是两个轧辊轧制速度不一次的一种新的轧制方法。由于两个工作辊具有线速度差，因此出现了摩擦力作用方向相反的搓轧变形区，大大降低了轧制力，从而采用更大打开压下量，减少逆次轧制更薄的产品提高轧制精度减少轧件宽度方向的厚度差提供可能条件。五辊轧机是在原有的四辊轧机的四辊基础上，在两工作辊之间加一小直径工作辊，组成五辊轧机，轧制形式为异步轧制，这种轧机是在四辊轧机基础上的改进，这种改进有它的实用性和可行性，随着工业生产的迅速发展，对带材厚度的要求更加苛刻极薄带，而生产极薄带就要求工作的辊直径比较小，一般简单的关系 d=1000h,轧制鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 8 页0.1 毫米厚的带钢应为 100 毫米，有张力轧制可稍微小些，所以一般采用加工支承辊直径减小工作辊直径的办法来实现，由于轧辊直径不匹配，会加大轧辊的磨损，所以在不改变四辊轧机的条件下，在两工作辊之间加一小直径工作辊，这样就可以轧制更薄的带钢，这种轧机只要将齿轮座改造一下就可实现，驱动方式可采用双辊驱动工作辊式和双辊驱动支承辊。压下系统有双电机压下改为行星摆线压下。3 轧机主电机容量的选择3.1 轧制力的计算3.1.1 轧制规程表 3.1 45#轧制规程原始高度H(mm)成品厚度H(mm)宽度B(mm)道次轧前厚度h0(mm)轧后厚度h1(mm)压下量h(mm)变形程度%后张力T0(N)前张力T0(N_)1 0.5 0.35 0.15 30 14000 150002 0.35 0.25 0.10 28.6 13000 135003 0.25 0.18 0.07 28 10000 110004 0.18 0.13 0.05 27.8 9500 100000.5 0.1 1605 0.13 0.10 0.03 23.1 9000 85003.1.2 轧辊主要尺寸的选择1、辊身长度：支承辊辊身长度：= +a 1 （3.1）2Lmxb因为所设计为小型轧机，故取 a=40.所以 =160+40=200mm2工作辊辊身长度：工作辊辊身长度比支承辊辊身长度应稍大些.一般取 510mm 故取工作辊辊身长度为 220mm.即 =220mm1L鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页2、下工作辊直径.查1表 3-3=2.02.52DL= = =80100 mm25.0.0取 =100mm2D3、小直径工作辊直径查1表 3-3=2.02.512D所以 = = =4050mm15.02.0取 =50mm1D对于冷轧薄带钢轧机.为能轧出薄带.要求无张力 1000 =1000 0.05=50mm1minh有张力 (15002000) in=(15002000) 0.05=75100mm因此 小直径工作辊直径满足要求。4、中间支承辊直径中间支承辊直径与下工作辊直径相等取 100mm5、大支承辊直径查1表 3-3=2.02.523D=(2.02.5) =(2.02.5) 100 =200250mm3 取 =250mm3鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页6、辊颈尺寸的确定查1表 3-5滑动轴承：d=(0.750.80)Dl=(0.831)d滚动轴承：d=(0.500.55)Dl=(0.831)d本轧机的轴承采用滚动轴承.（1）小直径工作辊轴承=(0.50.55) =(0.50.55) 50=2527.5mm4D1取 =25mm=(0.831) =(0.831) 25=21.625mm1l4取 =25mm综上所述：小直径工作辊轴承采用圆滚子轴承 7105 成对配置。（2）下工作辊和中间支承辊轴承=(0.50.55) =(0.50.55) 100=5055mm5D2因为轧机为小型轧机，故取 =45mm5D=(0.831) =(0.831) 45=37.445mm2l取 =45mm综上所述：下工作辊和中间支承辊轴承采用圆锥滚子轴承 7109，成对配置。（3）大支承辊轴承=(0.50.55) =(0.50.55) 250 =125137.5mm6D3取 =130mm=(0.831) 130 =107.9130mm3l取 =120mm鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 11 页综上所述：大支承辊周成采用圆锥滚子轴承 7126，成对配置.7、辊头形式的确定因为与辊头联结的联结轴承采用十字滑块联轴器，故辊头采用梅花轴头.8、轧机轧辊辊身呈圆柱形辊身微突，这样当它受力弯曲时，可保证良好板形.3.1.3 轧制力的计算参照1中第二章第三节，考虑到轧辊直径与板厚之比甚大，以及由于冷轧时轧制压力较大，轧辊发生显著的弹性压扁现象，近似地将薄摆弄的冷轧过程看作为平行平板间的压缩，并假设接触表面上的摩擦力符合干摩擦定律，因此，采用斯通公式计算轧制力。根据斯通公式，轧制时的平均单位压力：=(k- ) m mP*（3.2）所以，轧制总压力 = mF式中： k平均变形阻力，k=1.15 210s作用在轧件的入口断面上的水平张力的平均值 =*m *m210， 轧制前后轧件材料的变形阻力，通过强化的曲线查得。0s1s， 入口和出口断面上的实际张应力m考虑轧辊弹性压扁接触弧加长对单位压力的影响系数 . m = Xe1其中：X 由 Z= 和 Y= 的值2mhlmhkC*查1中图 2-25 确定不考虑轧辊弹性压扁的接触弧长度l轧件与轧辊只摩擦系数鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 12 页轧件平均厚度， =mhmh210常数 ， =CRr18对于钢轧辊 = mm /N906R3为轧辊半径. 为泊松比，对于钢轧辊 =0.3为轧辊弹性模数，对于钢轧辊 = MPaEE510.2下面以 第一道次的轧制为例计算轧制力 .#45P1、 钢加工硬化曲线 如图 3-1变形程度 %=35+8.662.048.0鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 13 页=58.5+1.44B48.0图 3-12、计算 和mhl2l接触弧长度 =lhR其中： 轧辊的综合曲率半径对于异辊轧制. = = =66.67mm21R105为压下量，这里 =0.5-0.35=0.15mmhh因此 = =3.16mml.67轧件平均厚度 = = =0.425mmmh210350摩擦系数 查1表 2-4因为 v=0.89m/s所以取 =0.08则 = =0.595mhl425.01638= =0.3538l9.3、计算 YY= 1 mhkC*2（3.3）因为是异辊轧制 =66.67mmR所以 = = =0736 mm /N906.7310= =*m20102FT= 35.65.164=87.5+133.9鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 14 页=221.4MPa式中 ， 入口和出口的张力0T1， 轧制入口和出口断面面积Fk=1.15 =1.15 =649.75MPa210s278035其中： 轧制前后的轧件材料的变形阻力0s1s由强化曲线查得ss轧制前 =350MPa0s轧制后 即 =30% 时 =780MPa1s则 Y=2*0.736* （649.75-221.4） =0.1184310425.08Z= =0.3538mhl4、 查1中图 2-25X=0.68则 m= = =1.432e168.0.5、求 ：P=(k- )m=(649.75-221.4) 1.498 =612MPam*轧制力 = FPm式中：F轧件与轧辊间接触面积在轧制总压力垂直面上的投影. F=b l考虑弹性压扁后的接触弧长度l因为 mhlX所以 = =3.6125l 08.4256鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 15 页则 = F Pm所以 P= b =612 160 3.625 =3.54 Nl510第二道次至第五道次轧制力计算方法及步骤与第一道次轧制力的计算完全相同道次 1 2 3 4 5P 3.54 2.63 3.12 3.08 2.87P 的单位：N5103.2 轧制力矩的计算轧辊受力分析，辊颈不同时作用在轧辊上的力 = = ， 轧件的机械性质均1P2匀，可以认为 = ，1mP2接触弧长也相等 即 = =l根据6中公式 ： 6 (3.4)sin(11Ra22咬入角 121Rqhrad2212式中：q单位压力比 q=1+ hR021鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 16 页由于 -1=1 且 2R 12R0h所以 q=1把 =0.15 q=1 代入h得 =0.063246=501.216237.=0.031623=.2 81.查1中 式 2-4065P= 0.350.45 =0.4取 =0.4 所以 =0.4则 =0.4 =0.4 =16237.495.1鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 17 页=0.4 =0.4 =281.724.0所以： 11221 coscosinitanRh= 495.5074.035. .ii= 19.268=0所以 =0所以 = =1.2648mm)sin(11Ra)0495.1sin(0= =1.2648mm22 72小直径工作辊受力分析：由平衡条件X=0 Nsin (1)0sin11FPY=0(2)cos1N鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 18 页M=0(3)0sin11rNRFPa由(2)式得 N= 代入(1)得1cos0sincotan11FP即 1F将 N 代入(3)得1F0sincosintacos 11111 RPPisit 11111 cosintan11Racos)(in1式中 4小直径工作辊轴承处的摩擦系数.1=0.004 (滚动轴承)小直径工作辊轴承处的辊颈.4R= =12.5mm25所以 =0.004 12.5=0.05mm1=0.051tancos)(in1Rmm2501所以 = =0.05rad18962.中间支承辊受力分析鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 19 页由平衡条件：0X(1)0sinsin122 NQFY(2)coss221N0M(3)0sinsin2212 QRFR由 (2) 式得 221212 sincoscos NNQ由 (1) 式得 122sisinF= 1ntacoN因为： 2Q所以： 1cos0in2鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 20 页所以： 212cosNQ(4)12将 代入(3)得：2F0sinsinsincosinsi 2212221 QRNQNR(5)212)(iRA122coscos )4(BRNQ212ini 5BA2鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 21 页五辊冷轧机轧辊受力分析图鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 22 页式中 52R中间支承辊轴承处的摩擦系数.=0.004 (滚动轴承)2中间支承辊辊颈半径.5Rmm5.245D=0.004 22.5=0.1mm52N551 104.38962.cos04.3cs PNN102512 3.896.cosA 2103.5).(in103.204.3sin 25212 RB=3.54 NBAQ258962.cos104.38962.cos5.coss 5212N所以 rad896. .2以上大支承辊受力分析 3222 QaMfzk 3sinR)(322k63R上大支承辊轴承处的摩擦系数.=0.004(滚动轴承)3上大支承辊辊颈半径.6R鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 23 页mm6521306DR所以 =0.004 65=0.26mm63)26.089.sin15(04.2 kM=23.28 Nmm下工作辊受力分析0X(1)0sinsin22PQFY(2)cos)cos(210M(3)0sin)sin(122 QRFPR由 (2) 式得 sincoscos2221 PP由 (1) 式得 sisin21QF鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 24 页= sintacos2P因为 2Q所以 1cos0in2所以 1P(4)cos1Q将 代入(3)得：2F0sinsinsicsin)sin( 122212 QRPPR(5)21 )n(iRPQC221coscs )4(DRP22221 sininin 5Q1下大支承辊受力分析 11fzkM= 34a= cossin61RQ式中 =0.004 65=0.26mm63所以 )2.07548.si2(054.1 kM= Nmm97.驱动轧辊总力矩 k 21kkM鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 25 页=0.97 +23.28 Nmm51053.3 主电机容量的选择3.3.1 初选电机容量 KMzzmax式中： 电机过载系数. 取 K=2K= Nmmmaxz51102.4kz所以 KW9503nMNzD式中 传动系统总效率.初选电机时 =0.850.90. 取 =0.85大支承辊转数3n设计要求的轧制速度 =0.89m/sv所以 rpm3401589.601Dv小直径工作辊转数1n因为 12中间支承辊转数2n所以 rpm170340512D又因为 23n大支承辊的转数3所以 rpm68170253nD鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 26 页= NmmKMzzmax551 103.20.24zKW8.9563.03nNzD钢种 10 钢 20 钢 45 钢)(KWND38.3 27.6 10在上述计算中，未考虑空转、转矩等诸多因素，此外还考虑到生产的发展要以及需要以及轧制不同钢种的需要，故此，选用电机的功率微 75KW。查8选电机 103Z电机型号额定功率额定电压额定转速额定电流效率最高转速电枢回路电感飞轮力矩103Z75KW 220V 750rpm 3B5A 88% 1800rpm 1.45 H13.9 2mKgKW rpm75erN750ern所以 41.02pmnir初选 5.4i确定总效率弹性联轴器效率 95.01减速器效率 72万向联轴器效率 .3齿轮座效率 9604十字滑块联轴器效率 8.5总效率： 85.09.607.24231 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 27 页3.3.2 主电机轴上的力矩由于此轧机为小型轧机，轧制速度教小，动力矩也较小，并且轧制时间与启动时间相比很长，故而忽略了 donM又因为 kf12所以 konfkDi2电机轴输出力矩： Nmm95071950ererNM所以空转力矩： Nmmrkon6.03.6.3. 5730286取 Nmm2865kon各道次附加摩擦力矩 iMkf12式中 总效率 85.0所以： Nmm9703841.25.1)(2 fNmm5.64.8.0)( 52fMNmm70841.5.1)( 532 fNmm26.38.0)( 542fNmm9341.095.1)( 552 fM因此各道次电机轴上的轧制力矩为 konfkDMi1211鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 28 页Nmm675280.97341.025konfkDMiM222Nmm608345.86941.40735konfkDi3233NmmmN492388650741.065konfkDMiM424Nmm3810576581.013konfkDi5255Nmm298603941.089将计算结果汇总于下表 道 次1 2 3 4 5zfM1mN24.25 10521.73 10517.64 10513.21 1059.88 102f97038.8 86954.5 70588 52861 39536kon28650 28650 28650 28650 28650DmN675575 608348 499238 381057 2922223.3.3 电机负载图鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 29 页材质： 钢#45卷重：Q=6000N=600Kg比重： Kg/m33108.7/.cmg1、原始厚度m54.96108.715.0633 bHQL其中： 钢卷重量轧制材料的密度 对于钢： Kg/m31.原始厚度H比重2、轧制长度m54.983.61 bL其中： 两卷取机之间的距离 =3mbb3、轧制轧件的重量LHQKg5984.108.75.016334、分道轧制长度： hbhLi 7.016.08.73 则： m5.85.49.31m1602.7.032hLm.8.49.33鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 30 页m62.38410.794.0hLm.355、各道轧制时间一般要求轧制时间 s20tvLii式中 轧制速度 =0.89m/svs72.15389.06.1ts.2Lts01.298.0619.3ts.4.4Lts02.5389.78.05t6、开始轧制时间由于电机启动后不可能马上咬钢轧制，需要有一个将带钢绕上卷筒的时间。此外还有调整压下量的时间等，故取开始轧制时间 秒始 40t7、轧制间歇时间在每道次之间有一个调整压下量和测量厚度时间,取轧制间隙时间 秒间 20t8、各道轧制速度m/s89.0v9、各道轧辊转数：鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 31 页分转 /3405.138960Dvnii汇总表 道 次 始t空t)(st轧 )(mL)/(sv)/(分转nDM1 1537.72 1368.57 6762 2152.81 1916.00 6083 2990.01 2661.11 4994 4140.02 3684.62 381540 205382.02 4790.000.89 34029210.电机负载图3.3.4 电机校核1、过载校核直流电机是按电流来校核KIermax式中： 直流电机换向滑环所允许通过的最大电流maxI鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 32 页直流电机的额定电流erI电机过载系数K考虑到本轧机为小型轧机，其电机磁通变化不大，故在电流与力矩成正比的情况下，可以通过力矩来进行过载校核。 Mermax式中： 静负载图上的最大力矩ax额定静力矩er电机过载系数K对于可逆运转电机 0.352KMer 7.96max所以电机满足过载要求2、发热校核 erjjunt2式中： 电机按发热计算出来的当量力矩jun间始 ttttt 4532120438109570 s163966222tMj54381 15.Nmm9620.152tjjun所以 Nmm95erjunM所以电机满足发热要求由于设计要求轧机应同时满足轧制合金钢、普碳钢和硅钢的要求，故此，选用鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 33 页型直流电机。103Z4 轧辊的计算4.1 轧辊的接触强度计算总的来说，轧辊的破坏决定于各种应力的综合影响，其中包括弯曲应力，扭转应力，接触应力，由于温度分布不均或交替变化引起的温度应力以及轧辊制造过程中形成的残余应力等。为了防止轧机轧辊辊面剥落，对工作辊和支承辊之间的接触应力应该做疲劳校验。轧辊的单位压力大，所以弹性压扁必须考虑，要求轧辊辊面硬度很高 =60，HRC将轧制力近似看成沿轧件宽度均布的载荷而且左右对称。4.1.1 校核压应力1、参考1中最大压应力212maxrkq式中： 加在接触表面单位长度上的负荷q相互接触的两个辊半径1r2与轧辊材料有关的系数k12221k其中： 分别为两轧辊材料的泊松比和弹性模量1212= =0.3 12= =2.1 MPa5063107.124.lPq鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 34 页则 21max)(48.0rq在辊间接触区中，除了须校核最大正应力 外，对于轧辊体内的最大切应力也max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）（45，并且max(max)4530. ）（ max452、小直径工作辊与中间支承辊的接触强度计算由上所述 21max)(8.rqMPaaMP1395105.7.4.0656）（查1中 表 3-7 3-8，当轧辊材料为 时，86PorC29sH许用应力 MPa20max32ax)(418.0rqMPa1506105)2(.07. 636 所以轧辊满足压应力要求。4.1.2 切应力校核参考1中 89P最大切应力 MPa4230.maxmaxMPa4581063.()45 查1中 90P表 3-8 许用切应力 MPa67鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 35 页所以 max所以轧辊满足接触应力条件。4.2 支承辊计算受力分析及内力图由图可看出， 截面轴颈小， 截面有应力集中， 截面力矩值最大，因此这几个截面为危险截面抗弯截面模量 321.0dW MPa7.04130.254.1.033 dCP鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 36 页 MPa3.121056.5.724.31.0235 dKbP式中： 应力集中系数. KP总轧制压力由1中图 3-13 图 3-12取 r/d=0.1 46.013dh式中： r=13mm mm mm602135h所以 5.1k MPa1.351025.4.3.02435 DLlPmm mm mm 13d1/dr 1562012rdmm mm mm mm 255ab7bmm0c由1中 对于合金锻钢轧辊87P许用应力 MPa1504因此 支承辊满足弯曲强度要求.4.3 支承辊变形计算轧辊在轧制力和轧制力矩作用下。将发生弯曲。扭转、剪切 辊间弹性压扁等变形。这些变形均不得超过允许值。因为在变形过程中，支承辊与工作辊变形弯曲相等，支承辊的辊径比工作辊的辊径大的得多，支承辊比工作辊受到的弯曲力矩大得多，因此在计算过程中只计算上，下大支承辊的变形。将大支承辊看成简支梁，用材料力学中计算直短梁挠曲方法处理。鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 37 页这里计算的变形为最大变形，即 时的变形maxP参考1中 中有： 变形91P21ff式中： 由弯矩引起的变形值f由剪切力引起的变形值21、 的计算f dxRMEIRUfx11式中： 系统中仅由弯曲力矩作用的变形能 1UIx21在计算轧辊挠度处所作用的外力R在计算截面上弯矩xM弹性模量 aMP510.2积分上式：第一段 cxxxPRx2第二段 1bcxxP2xx第三段 1ax21bxqMxxPM所以： dxxEIdxPEIdxPIf babc11022120221 )( 864866 21313131213 babIqIcIE式中： 轧辊、辊颈、辊身的端面惯性。I鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 38 页1409863.41dI275.2I194604.3dI 8122861 213313123 babaIqbaIPcbIPcEf091.8175012576451019724.3 17507456.94.9. 2343 33555 2、 的计算f dxRQGFKUfx2式中： 系统中仅由弯曲力矩作用的变形能 2UGFx2在计算轧辊挠度处所作用的外力R在计算截面上的切力xQ剪切模量 GaGP4.79截面系数 对圆截面 K9/10K积分上式：第一段 cx02Qxx第二段 1bcxPx12x鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 39 页第三段 21abx1bxqPQx12PQx所以： dxGFdxdxPGFf babc110210212 )( 28121121 abqPc式中： 轧辊、辊颈、辊身的断面面积。12mm5.196340.3221dF2mm4.87.22 2mm5401.322dF2 8221 12112 abqbaPcbFPcGf21.075128510742.3 175207854.34.3.964.90553 所以： mm3.9.1ff鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 40 页5 轧辊的调整机构5.1 轧辊调整装置的作用和类型5.1.1 轧辊调整的的作用包括以下方面1、调整轧辊水平位置（调整辊缝）以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺寸。尤其在初轧机，板坯轧机，了解轧机上几乎每轧一道都需调整轧辊辊缝。2、调整轧辊与辊道水平面间的相互位置，在连轧机上还要调整各机座间轧辊的相互位置，以保证轧线高度一致（调整下辊高度）3、调整轧辊轴向位置，以保证有槽轧辊对准孔型4、在板带轧机上要调整轧辊辊型，其目的是减小板带材的横向厚度差并控制板形。5.1.2 调整装置根据各类轧机工艺要求上辊调整装置、下辊调整装置、中辊调整装置、立辊调整装置和特殊轧机的调整装置。1、上辊调整装置也称压下装置。用途较广，安装在所有的二辊、三辊、四辊和多辊轧机上这几年来，为了提高带钢厚度精度，开始使用“液压压下”技术，即用伺服阀控制压下液压缸，在轧制过程中迅速调整辊缝，以消除板厚误差。2、下辊调整装置用在板带轧机和三辊型钢轧机上其作用是使轧辊对准轧制线。鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 41 页3、中辊调整装置用在三辊轧机上，在中辊固定的轧机上，中辊用斜楔手动微调，在下辊固定的轧机上，中辊交替地压向上辊和下辊。4、立辊调整装置设置在立辊的两侧，用来调整立辊之间的距离。压下装置：上辊调整装置也称为压下装置，有手动的，电动的，液压的。常见的手动压下装置有以下几种：1、斜楔调整方式2、直接转动压下螺丝的调整方式3、圆柱齿轮传动压下螺丝的调整方式4、蜗轮蜗杆传动压下螺丝的调整方式电动压下量最常用的调整装置，通常包括：电动机，减速机，制动器，压下螺丝。压下螺母，压下位置指示器，球面垫块和测压仪等部件。按照压下速度，电动压下装置可分为快速压下装置和板带轧机压下装置两大类。板带轧机压下装置的特点：1、轧辊调整量较小2、调整精度高3、经常的工作制度是“频繁的带钢压下”4、必须动作快，灵敏度高5、轧辊平行度的调整要求严格为了便于两个压下螺丝单独调整，两台双出轴直流电动机用磁联轴节连接（断电时连接）压下螺丝端部装有弧面推力销柱轴承，以减小压下螺丝的摩擦阻力矩。常用的电动压下行程指示器有两种形式：机械指针盘读的指示器和自整角机数字显示指示器。5.2 压下系统的计算5.2.1 压下螺丝的主要参数压下螺丝一般由头部、本体、尾部三个部分组成，头部与上轧辊轴承座接触，承受来自辊颈的压力和上辊平衡装置的过平衡力，为了防止端部在旋转时磨损并使上轧辊鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 42 页轴承具有自动调位能力，压下螺丝的端部一般都做成球面形状，并与球面铜垫接触形成止推轴承，压下螺丝止推端采用凹形，这样使凸形球面铜垫处于压缩应力状态，而不易破坏，增强了工作的可靠性。压下螺丝本体部分带有螺纹，由
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