轧钢机械全PPT课件.ppt

教材 轧钢机械 下页 2020 3 28 材料成型设备 1 参考资料 1 边金生编 轧钢机械设备 北京冶金工业出版社 1998 4 2 潘慧勤主编 轧钢车间机械设备 北京冶金工业出版社 1994 11 3 桂万荣主编 轧钢车间机械设备 北京机械工业出版社 1980 4 邹家祥主编 轧钢机械 北京冶金工业出版社 1989课程性质 专业必修课课程任务 介绍轧钢车间中机械设备基本知识 培养学生的设备选型与维护的初步能力 学习要求 加强理论 注重实践 理论联系实际 认真做笔记 按质按量完成练习与作业 考核要求 平时成绩 30 考核内容 出勤 作业 课堂表现等 期末考核 70 返回 2020 3 28 材料成型设备 2 课程内容构架 01讲02讲03讲04讲05讲06讲 07讲08讲09讲10讲11讲12讲 13讲14讲15讲16讲17讲18讲 下课 课间休息 继续上课 19讲20讲21讲22讲23讲24讲 开始上课请点击相应讲次 课间或返回请点击相应控件 2020 3 28 材料成型设备 3 2020 3 28 可编辑 4 谢谢大家 下次课再见 2020 3 28 可编辑 5 第一讲 轧机概述 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 6 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢生产的作用 钢铁企业 炼铁 炼钢 轧钢 2020 3 28 可编辑 7 钢材的作用 经济 国防 工业 生活等对钢材需求量非常大2000km双轨 40万吨钢 重轨50kg m 万吨轮船 6000吨钢板 5000km石油管线 90万吨钢板 有缝管 一台拖拉机 5吨钢材 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 2020 3 28 可编辑 8 轧钢的作用 轧钢 将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节 生产工序90 的钢材是轧制生产出来的 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 2020 3 28 可编辑 9 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢车间 按工艺分钢坯车间 将钢锭或连铸坯轧成小钢坯 为成品车间提供原料 成品车间 将钢坯轧制成钢材 2020 3 28 可编辑 10 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢车间的产品 钢管 截面远小于长度尺寸且中空的经济型钢材 8 15 规格 D 0 2 4500mm S 0 01 100mm种类据生产方式分 无缝管 有缝管 据断面形状分 圆管 方管 三角形管等 图片 2020 3 28 可编辑 11 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢车间的产品 图片板带材 横截面远小于长度且厚度尺寸远小于宽度尺寸的矩形断面钢材 h 0 001 0 2mm 箔材 0 2 4mm 薄板 4 20mm 中板20 60mm 厚板 60 特厚板 b 20 60mm 2800mm 5000mmh b组合 板带材规格 5000 b h 达10000以上 图片 2020 3 28 可编辑 12 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢车间的产品 线材 9mm 棒材5 9mm 线材 5mm 丝材 图片 2020 3 28 可编辑 13 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢车间的产品 型钢 简单断面 方钢 圆钢 角钢等复杂断面 工 H Z T字钢等特殊钢 车轮 轮箍 丝杆 钢球等 图片1 图片2 2020 3 28 可编辑 14 1 概述 上页 下页 返回 1 1 轧钢生产 轧钢生产的特点 组织 性能得到改善和提高体积不变 无屑加工 成材率高 91 产量高 精度高 质量高 带宽 0 025mm0 壁厚 01mm 易实现高速化 连续化 自动化 2020 3 28 可编辑 15 1 概述 上页 下页 返回 1 2 轧钢机械的分类 轧钢生产的基本工序 坯料处理 加热 轧钢 热处理 剪切 矫直 收集 卷取 定尺 包装 打印 入库 2020 3 28 可编辑 16 1 概述 上页 下页 返回 1 2 轧钢机械的分类 轧钢机械定义 完成由钢锭 钢坯 到成品整个生产过程中所需机械设备的统称 轧钢机械种类 主设备辅助设备 2020 3 28 可编辑 17 1 概述 上页 下页 返回 1 2 轧钢机械的分类 主设备主设备定义 使金属产生塑性变形 轧制 的机械设备 即完成轧制工序的设备 又称为主机列 轧钢机 简称轧机 它标志了车间的类型 2020 3 28 可编辑 18 1 概述 上页 下页 返回 1 2 轧钢机械的分类 主设备主机列组成 图片 图7 1主电机 轧钢原动机 提供动力 直流或交流电机传动装置 轧钢的主传动 传递动力 有联轴器 飞轮 减速器 齿轮座 连接轴 工作机座 轧钢执行机构 有机架 辊系 调整及平衡装置 电气控制装置 连续化 自动化主机列上都有 图片 图7 1 2020 3 28 可编辑 19 1 概述 上页 下页 返回 1 2 轧钢机械的分类 辅助设备按用途分 翻钢设备 运输设备 精整设备等 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 20 2020 3 28 可编辑 21 2020 3 28 可编辑 22 返回 2020 3 28 可编辑 23 第二讲 轧机的标识及工作制度 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 24 1 概述 1 3 轧钢机轧钢机的标识 型钢轧机 以轧辊名义直径 或齿轮座人字齿中心距 标识 如 650轧机 1150轧机等 板带轧机 以辊身长度 由产品最大宽度确定 标识 如1700轧机 2500轧机等 钢球 钢管轧机 以所轧产品的最大外径标识 如 76钢管轧机 140钢管轧机等 机组 以生产线上的最后成品机架标识 如 350小型型钢机组 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 25 按构造分 具有水平辊的轧机具有垂直辊的轧机具有倾斜辊的轧机 1 3 轧钢机轧钢机的类型 按用途分 开坯机型钢轧机板带轧机钢管轧机特殊钢轧机 1 概述 上页 下页 返回 如图1 1所示 如图1 2所示 如图1 3所示 2020 3 28 可编辑 26 1 概述 1 3 轧钢机轧钢机的类型 万能轧机 视频1大立辊轧机 视频2 上页 下页 返回 视频1 视频2 2020 3 28 可编辑 27 1 概述 1 3 轧钢机工作机座布置形式 单机座 车间只有一个工作机座 a图 特点 最简单的一种形式 用于 轧制大断面的二辊可逆轧机 轧制钢管及冷轧板带二辊不可逆轧机 冷 热轧带钢的四辊及多辊轧机等 横列式 几个工作机座横向排成一列 由一台电机传动 b图 特点 设备简单 造价低 投产快 各工作机座轧辊转速不能单独调整 轧件需要横移 操作不便 生产率低 用于 小企业的型钢及线材生产 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 28 1 概述 1 3 轧钢机工作机座布置形式 纵列式 几个工作机座纵向排成一列特点 可单独调整速度 生产率较高 用于 中厚板轧制阶段式 多个工作机座分成几组 组内成横列式 组间成纵列式排布 用于 型钢生产连续式 多个机座纵向排成一列半连续式 机座中一部分为横列式或纵列式 另一部分为连续式排列 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 29 1 概述 1 3 轧钢机轧机工作制度 不可逆式工作制度 轧辊不能正反转 有 恒速轧制 带飞轮轧制 不经常调速轧制 经常调速轧制 可逆式工作制度 轧辊可正反转 周期式工作制度 行星轧机 周期式轧管机等 带张力工作制度 连轧 上页 下页 返回 图a图b图c图d 图e图f 2020 3 28 可编辑 30 1 概述 1 3 轧钢机轧钢机轧制速度及生产率 轧制速度 轧件从辊缝中流出的速度不考虑前滑则有式中 D 工作辊径 mm n 轧辊转速 rpm 生产率 机械设备的小时产量 上页 下页 返回 式中 G 单重 t T 轧制周期 s Tz 纯轧时间 s Tj 间隙时间 s 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 31 第三讲 轧辊组成及材质 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 32 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊概念 定义 是轧机在工作中直接与轧件接触并使其产生塑性变形的重要部件 是易损件 作用 对高产 优质 低耗各项经济指标有很大的影响 上页 下页 返回 图片 2020 3 28 可编辑 33 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊工作特点 工作时承受很大的轧制力和轧制力矩 惯性力及冲击力在高温和大温变情况下工作 工作环境恶劣磨损快 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 34 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊结构组成 辊身 轧辊中间部分 与轧件直接接触使其塑性变形参数 辊身直径 名义直径D 公称直径 工作直径Dk辊身长度L性能要求 高强度 以承受高载荷高刚性 以减小弹性变形良好的热稳定性高的表面硬度及抗疲劳强度 上页 下页 返回 图片 图2 1 Cr5大型锻钢支承辊 2020 3 28 可编辑 35 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊结构组成 辊颈 轧辊支承部分 与轧辊轴承装配在机座中 将轧制力经压下装置传递给机架参数 辊颈直径d辊颈长度l工作特点 承受大的弯矩和扭矩 面压力高 p 值高 存在应力集中 氧化铁皮的摩擦 上页 下页 返回 图片 图2 1 锻钢工作辊 2020 3 28 可编辑 36 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊结构组成 辊颈 轧辊支承部分 与轧辊轴承装配在机座中 将轧制力经压下装置传递给机架性能要求 足够的强度 硬度及耐磨性 表面要光洁 无麻点和裂纹 要有防铁皮装置 种类 圆柱形 与开式轴承 滚动轴承装配 图片1圆锥形 与液体摩擦轴承装配 图片2 上页 下页 返回 图2 2 锻钢工作辊 Cr5大型锻钢支承辊 图片2 图片1 2020 3 28 可编辑 37 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊结构组成 辊头 传递动力部分 与连接轴连接 转动轧辊图片1参数 与连接轴有关类型 图2 3梅花辊头图片2万向辊头带键槽或圆柱形辊头平台辊头 上页 下页 返回 图2 3 图片2 图片1 2020 3 28 可编辑 38 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊种类 按构造分 图片1 2光面辊 平辊 轧制板材及无孔型轧制 有槽辊 型钢 线材 管材及特殊钢的孔型轧制 按用途分 图片3工作辊 与轧件接触使其变形 支承辊 与工作辊接触 支承工作辊 提高其刚性 上页 下页 返回 图片1 图片2 153吨大型锻钢支承辊 型钢轧辊 图片3 2020 3 28 可编辑 39 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊种类 按辊身表面硬度分 软面轧辊 HB 150 250 HS 25 35 半硬面轧辊 HB 250 400 HS 35 40 冷硬面轧辊 HB 400 600 HS 60 85 无限冷硬面轧辊 HB 600 800 HS 85 100 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 40 2 轧辊 2 1 轧辊的类型与结构轧辊材质 合金锻钢 热轧辊 55Mn 55Cr 60CrMnMo等 冷轧辊 9Cr 9Cr2W 60CrMoV等 合金铸钢 无标准铸铁 普通铸铁 半冷硬面轧辊 合金铸铁 冷硬面轧辊 球墨铸铁 无限冷硬面轧辊 半钢轧辊 兼有铸钢的高强度 耐热龟裂性和铸铁的耐磨性 上页 下页 返回 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 41 第四讲 轧辊尺寸设计 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 42 2 轧辊 2 2 轧辊结构尺寸2 2 1 辊身尺寸 型钢轧机 Dg D L名义直径D max 最大咬入角 表3 1辊身长度L决定于孔型配置及抗弯强度和刚度 表3 2查得L D L注 D L要进行圆整 以符合轧辊尺寸系列化标准 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 43 2 轧辊 2 2 轧辊结构尺寸2 2 1 辊身尺寸 板带轧机 bmax L D D1 D2 辊身长度L据产品最大宽度bmax确定 L bmax a辊身直径D二辊轧机 由表3 2查L D D 四辊轧机 由表3 3查L D1 L D2 和D2 D1 D2 D1 支承辊传动时 D2 D1 3 4 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 44 2 轧辊 2 2 轧辊结构尺寸2 2 1 辊身尺寸 轧辊重车率 指轧辊从开始使用到报废为止 其全部重车量与轧辊名义直径的百分比 上页 下页 返回 注 各种轧辊的重车率查表3 4 2020 3 28 可编辑 45 2 轧辊 2 2 轧辊结构尺寸2 2 2 辊颈尺寸 与轧辊轴承类型有关 d r应尽量大 以提高强度 滑动轴承 d D l d r D 表3 5 滚动轴承 d 0 5 0 55D l d 0 83 1 0 r D查表3 5可得 油膜轴承 辊颈锥度1 50 大头直径d 0 75D 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 46 2 轧辊 2 2 轧辊结构尺寸2 2 3 辊头尺寸 与连接轴有关梅花辊头尺寸基本尺寸 直径d1 其它尺寸 由d1表3 6可得 万向辊头尺寸 结构如图所示尺寸 经验值 上页 下页 返回 d2 示图 2020 3 28 可编辑 47 例 设计 650轧机的轧辊尺寸 用梅花辊头 解 一 辊身尺寸的确定 由题意知 D 650 由表3 4查取重车率9 取Dmax 650 则 Dmin 1 9 Dmax 590由表3 2取L D 2 0 则 L 2 0D 1300二 辊颈尺寸的确定 设使用滑动轴承 则 由表3 5取 d D 0 55 d 357 5 取d 360l d 1 0 l 360r D 0 065 r 42三 辊头尺寸 梅花辊头设 650为三辊型钢轧机 则d1 d 10 15 取d1 340 则由表3 6查得 D3 362 r1 70 l2 225 l3 255 例题分析 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 48 练习与作业 1 轧辊直径为 1150mm 辊身长度为L 2800mm 该轧机在型轧厂应叫什么轧机 在钢板厂又叫什么轧机 2 某型轧厂有两列机组 分别为 700和 500 这里700 500是什么意思 3 试设计 550开坯机的轧辊尺寸 梅花辊头 4 某二辊单机座薄板轧机轧制钢板的最大宽度为1000mm 试设计轧辊尺寸 梅花辊头 本讲内容结束 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 49 第五讲 无支承辊轧辊强度计算 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 50 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核轧辊破坏形式辊身中间部位断裂轧槽槽底断裂辊颈扭断辊头扭断 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 51 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核轧辊破坏原因 弯曲应力 扭转应力 接触应力 热应力 残余应力 磨损等综合作用轧辊设计不合理或设计强度不够材料热处理或加工工艺不合要求使用不合理校核内容 静强度 辊身弯曲应力辊颈的弯曲应力和扭转应力辊头的扭转应力 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 52 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核2 3 1 光辊强度计算受力分析 如图所示辊身强度 弯曲力矩弯曲应力 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 53 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核2 3 1 光辊强度计算辊颈强度 弯矩及弯曲应力扭矩及扭转应力合应力 上页 下页 返回 示图 钢辊 第四强度理论 铁辊 第二强度理论 2020 3 28 可编辑 54 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核2 3 1 光辊强度计算辊头强度 梅花辊头扭转应力强度验算 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 55 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核2 3 1 带轧槽轧辊强度计算受力分析 如图所示辊身强度 判定危险截面 弯矩最大处直径最小处弯曲力矩弯曲应力 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 56 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核2 3 2 带轧槽轧辊强度计算辊颈强度 弯矩扭矩应力 同前辊头 同前 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 57 2 轧辊 2 3 无支承辊的轧辊强度校核2 3 3 轧辊安全系数及允用应力轧辊载荷 静载荷 计算载荷动载荷 用安全系数保证 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 58 例题分析 例1 二辊薄板轧机 轧辊D 900 l 600 d 600 辊身余量a 200 bmax 1000 轧制力P 15MN 压下量为 h 30mm 轧辊为球墨铸铁 轧辊轴承处 0 02 试设计轧辊辊身 辊颈尺寸并进行强度验算 辊头等效直径 解 一 设计尺寸 取Dmin D 900mm 二 受力分析 如图 三 辊身强度 四 辊颈强度 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 59 铁辊 用第二强度理论 五 辊头强度 六 验算强度 由P92内容知 轧辊 故 轧辊强度满足生产要求 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 60 例2 某二辊不可逆式轧机 辊身直径D 400mm 长度L 1200mm 辊颈直径d 250mm 长度l 264mm 辊头为梅花辊头 d1 240mm l1 180mm 轴承为布胶轴瓦 摩擦系数为f 0 04 轧辊材质为铸钢 轧辊许用应力 130Mpa 60 90Mpa 轧辊上一轧槽深度hp 25mm 距左侧压下螺丝中心714mm 该轧槽轧制轧件时 轧制力P 940kN 压下量 hmax 20mm 轧件与轧辊摩擦系数f 0 05 试计算轧辊应力并校核强度 不考虑其它轧槽 例题分析 解 一 受力分析 如图所示 二 计算有关参数 2020 3 28 可编辑 61 二 计算应力 1 辊身 2 辊颈 2020 3 28 可编辑 62 故 轧辊安全 3 辊头 三 强度检验 2020 3 28 可编辑 63 练习与作业 已知 2500mm二辊轧机轧制1750mm宽板 轧制力P 9 8MN 压下量为 h 15mm 轧辊为铸钢 轧辊轴承处 0 1 万向辊头 试设计轧辊辊身 辊颈尺寸并进行强度验算 辊头等效直径 上页 下页 返回 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 64 第六讲 四辊轧机的轧辊强度计算 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 65 2 轧辊 2 4 四辊轧机的轧辊强度计算2 4 1 轧辊负荷特点支承辊承受弯矩工支承辊间接触压力工作辊承受水平张力 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 66 2 轧辊 2 4 四辊轧机的轧辊强度计算2 4 2 弯曲应力和扭转应力的计算 见表 上页 下页 返回 图表 2020 3 28 可编辑 67 2 轧辊 2 4 四辊轧机的轧辊强度计算2 4 3 接触应力计算接触压应力接触剪应力 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 68 2 轧辊 2 4 四辊轧机的轧辊强度计算2 4 4 强度检验弯曲应力 扭转应力不超过许用应力 同前 接触应力不超过接触许用应力 表3 8 P90 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 69 例题分析 试计算某厂 90 200 200四辊冷轧机轧辊强度 轧辊尺寸如图所示 轧制带钢宽度b 150mm 压下量 h 0 4mm 工作辊材质为9Cr b 833MPa 支承辊材质为40Cr b 686MPa 由工作辊传动 轧制力P 313 6kN 最大张力差T 1 96kN 解 一 支承辊强度计算 1 辊身 2 辊颈 上页 下页 返回 图2 11 2020 3 28 可编辑 70 3 辊头 无计算内容 4 检验 安全系数 支承辊是安全的 二 工作辊强度计算 1 辊身 2 辊颈 3 辊头 4 检验 安全系数 工作辊是安全的 三 接触应力计算 第四强度理论 第四强度理论 因工作辊 支承辊均为钢辊 取 检验 查表3 7得40Cr钢HS 35 40查表3 8得 2000MPa 610MPa 即接触强度满足要求 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 71 练习与作业 已知 轧制硬铝的 500 1250 1700mm四辊轧机的轧辊结构尺寸如图所示 工作辊传动 辊头d 250mm 工作辊为9Cr2钢 支承辊为9CrV钢 最大轧制力为15MN 最大张力差为0 27MN 转动一个工作辊最大扭矩为170kN m 试计算轧辊强度 上页 下页 返回 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 72 第七讲 开式轴承 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 73 3 轧辊轴承 3 1 轧辊轴承的工作特点作用用来支承转动的轧辊保持轧辊在机架中的正确位置特点工作负荷大 是普通轴承的2 5倍p 值高 是普通轴承的3 20倍人工冷却 工作条件恶劣滚动轴承采用多列式 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 74 3 轧辊轴承 3 1 轧辊轴承的工作特点性能要求足够的强度 刚度摩擦系数要小 要耐冲击结构上 径向尺寸尽量小要有良好的润滑和冷却条件便于换辊正确选择轴承的意义保证轴承正常工作 提高产品尺寸精度延长轴承使用寿命 提高作业率减少轴承消耗 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 75 3 轧辊轴承 3 2 轧辊轴承主要类型按相对运动分滑动轴承滚动轴承按结构分开式轴承闭式轴承按摩擦分半干摩擦轴承液体摩擦轴承 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 76 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承金属轴衬的开式轴承用途 生产工艺落后的叠轧薄板轧机上材质 耐磨青铜 石墨钢 耐热铸铁等润滑 无毒石油沥青加少量石墨结构 如图所示主衬 受轧制力 侧衬 受水平力 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 77 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承非金属轴衬的开式轴承用途 轧制精度不高的轧机材质 布胶 棉布或帆布加树脂 润滑 水 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 78 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承非金属轴衬的开式轴承特点 抗压强度高 摩擦系数小 良好的耐磨性 寿命长 径向厚度小 30 40mm 提高辊颈强度 质地柔软 耐冲击 能吸收硬质颗粒 耐热性 导热性差 需强制冷却 润滑 价格低 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 79 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承非金属轴衬的开式轴承工作要求 温度不能超过60 80 冷却水应干净 不具腐蚀性连续供水冷却轴衬布置位置主衬 P方向托衬 上辊下侧 承受上辊自重 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 80 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承非金属轴衬的开式轴承形状 半圆柱形 省料 需切身切向固定装置长方形 用料多 切向定位性好三块组形 省料 切向能定位 上页 下页 返回 示图 2020 3 28 可编辑 81 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承非金属轴衬的开式轴承尺寸 结构如图长度l 决定于辊颈长度包角 与l一起决定承载能力 100 140 厚度h 决定刚度 导热性寿命经验值 见表 上页 下页 返回 示图 图表 2020 3 28 可编辑 82 3 轧辊轴承 3 2 1 开式轴承非金属轴衬的开式轴承轴衬固定 径向轴衬 图3 23切向由压板固定 轴向由轴承座凸台固定 轴向轴衬 轴承座的燕尾槽固定 图3 20结构有整体式 组合式两种机架结构图 图3 22 上页 下页 返回 图3 23 图3 20 图3 22 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 83 第八讲 液体摩擦轴承及滚动轴承 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 84 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承定义 在辊颈与轴承之间形成一定厚度的油膜 辊颈与轴承的滑动摩擦转化为油膜内部的液体内摩擦的轴承 性质 闭式滑动轴承 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 85 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承特点 摩擦系数非常小 能耗小 适合于重载高速的条件下工作 使用寿命长 达10年以上 刚性好 弹性变形小 适于高精度轧机 结构紧凑 密封性好 制造 安装 维护复杂 精度高 成本高 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 86 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承类型 动压轴承静压轴承动 静压轴承 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 87 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承动压轴承 概念 利用液体动力效应形成油膜的流体摩擦轴承工作原理 如图3 33雷诺方程 上页 下页 返回 图3 33 动压轴承形成过程 第一阶段 起动 a图 第二阶段 加速阶段 速度较低 不稳定润滑 辊径爬升产生偏移 b图 第三阶段 继续加速 进入辊颈轴承间润滑油增多形成油膜 实现稳定的液体动力润滑 高速 辊径反向偏移 c图 当v 时 辊颈与轴承同轴心 2020 3 28 可编辑 88 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承动压轴承 承载能力 油膜厚度 承载能力 转速 液体粘度 油膜厚度 承载能力 载荷 油膜厚度 承载能力 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 89 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承动压轴承 动压轴承形成条件 楔形间隙 即足够高的转速连续供给高粘度的润滑油轴套 套筒表面精度 尺寸精度要高密封性要良好 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 90 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承动压轴承 特点 高速承载能力强22 25MPa 应用 用于不经常启动 制动 正反转 调速的高速重载高精度轧机 对轧制精度影响 2hmin 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 91 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承静压轴承 概念 指依靠油的静压力在辊颈与轴衬处形成油膜实现液体摩擦的轴承工作原理 如图3 35特点 高压油膜的形成与辊颈的工作状态无关 能满足各种载荷及速度要求 上页 下页 返回 图3 35 轴承有主油腔1副油腔3和两个侧油腔2 4 油泵将压力油经滑阀节流器A B送入油腔 A控制1 3腔中的压力 B控制2 4腔中压力 无载荷时 辊颈浮在中间 各油腔液压力阻力和节流阻力相等 滑阀在中间位置 当载荷W存在时 辊颈下移使油腔1的间隙减小油压P1增大 而油腔3间隙增大油压P3减小 形成压力差 滑阀A左端油压大于右端 使A向右移x 右边节流长度增大 节流阻力增大 左边节流长度减小 节流阻力下降 因此进入油腔1的油量增加 进入油腔3的油量减少 压力差进一步增大 直到与外载平衡 辊颈偏移减小 达到新的平衡位置 详述 2020 3 28 可编辑 92 3 轧辊轴承 3 2 2 液体摩擦轴承动 静压轴承 概念 动压轴承与静压轴承的组合工作原理 动压系统和静压系统特点 启动 制动 反转 调速时使用静压系统轧辊正常工作时使用动压系统 既适用于各种轧制情况 又减小静压系统的能耗供油系统复杂 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 93 3 轧辊轴承 3 2 3 滚动轴承特点 摩擦系数低 能耗小磨损小 寿命长刚度大 保证产品精度密封要求不高 造价高 径向尺寸大允许工作速度受限制对冲击敏感 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 94 3 轧辊轴承 3 2 3 滚动轴承用途 轧制力较小 轧制精度较高的轧机的轧辊 如线棒材轧机 钢管轧机等 四辊轧机的工作辊及低速小轧制力的支承辊类型 圆锥滚柱轴承 球面滚柱轴承 二列式 图3 31圆柱滚柱轴承 四列式 图3 32注 液压弯辊轧机 图3 24 上页 下页 返回 图3 32 图3 31 图3 24 2020 3 28 可编辑 95 练习与作业 1 轧辊轴承有哪些工作特点 它们对轧辊轴承的性能 结构有什么要求 2 金属轴衬与非金属轴衬各有什么特点 各适用于什么轧机 3 液体摩擦轴承有什么特点 动压 静压 动 静压轴承各适用于什么轧机 为什么 4 三辊型钢轧机的轧辊 四辊轧机的工作辊及支承辊 叠轧薄板轧机的轧辊 钢管及线材轧机的轧辊各用何种轧辊轴承比较适宜 为什么 上页 下页 返回 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 96 第九讲 上辊压下与平衡装置 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 97 4 轧辊调整装置 4 1 调整装置的用途及类型用途 用途 主要用来调整轧辊在机架中的相对位置 以保证所要求的压下量 精确的轧件尺寸和正确的轧制条件 种类 轴向调整装置 图3 40对正轧槽 以保证正确的孔型 径向调整装置 图3 40调整两工作辊轴线之间的距离 以保证正确的辊缝 调整两工作辊间的平行度 调整轧制线的高度 以保证轧制线一致 辊型调整装置 图3 40 CVC轧机调整两工作辊间的辊缝形状 以保证良好的板型 上页 下页 返回 图3 40 CVC 2020 3 28 可编辑 98 4 轧辊调整装置 4 2 轧辊径向调整装置4 2 1 上辊压下装置类型 按驱动方式分手动压下 图片1电动压下 图片2液压压下按调整速度分快速压下慢速压下 上页 下页 返回 图片1 图片2 2020 3 28 可编辑 99 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置手动压下装置 慢速压下 用途 用于不经常调整辊缝的型钢 线材轧机上调整动作完成于轧制开始之前类型 直接转动压下螺丝 b图带齿轮传动 c d图移动楔形块 a图 上页 下页 返回 图3 41 2020 3 28 可编辑 100 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置手动压下装置 慢速压下 调整方式 图3 43单独调整 轧辊水平度靠中辊定位电动快速压下装置 1mm s特点 行程大 速度快 能频繁调整 不 带钢 压下 上页 下页 返回 图3 43 2020 3 28 可编辑 101 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置电动快速压下装置 1mm s性能要求 传动系统惯性小 以便快速调整 传动效率高 工作可靠性好 克服压下螺丝阻塞事故的回松装置 压下机构 压下螺丝 螺母 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 102 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置电动快速压下装置 1mm s种类 卧式电机驱动 垂直传动 图3 49立式电机 水平传动 图3 46 上页 下页 返回 图3 49 图3 46 2020 3 28 可编辑 103 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置电动慢速压下装置 1mm s用途 常用于较高精度 速度的冷 热轧制薄板带轧机上特点 较小的轧辊调整量 较高的调整精度能 带钢 压下压下调整动作快 响应快轧辊平行度要求高 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 104 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置电动慢速压下装置 1mm s传动形式二级蜗轮蜗杆传动 图3 50圆柱齿轮 蜗轮蜗杆传动行星齿轮传动 图3 51 上页 下页 返回 图3 50 图3 51 2020 3 28 可编辑 105 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置液压压下特点响应速度高 40 60倍 压下速度快 10 20倍控制精度高 最小压下量达0 0025mm可以改变 提高轧机刚度过载保护简单可靠 可保证轧机安全工作传动效率高 便于换辊 作业率提高制造精度 操作难度高 技术复杂 对油液的污染敏感 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 106 4 轧辊调整装置 4 2 1 上辊压下装置液压压下用途高精度板带轧机上与AGC连用控制方式定位式 恒辊缝轧制 不定位式 恒压力轧制 安装位置压上式 热轧机组最后一架压下式 冷轧机架上 上页 下页 返回 本讲内容结束 2020 3 28 可编辑 107 4 轧辊调整装置 4 2 2 上辊平衡装置作用消除压下机构中的间隙 避免冲击 图3 62抬升轧辊防止工作辊 支承辊打滑类型普通弹簧平衡装置重锤平衡液压平衡 上页 下页 返回 图3 62 2020 3 28 可编辑 108 4 轧辊调整装置 4 2 2 上辊平衡装置普通弹簧平衡装置特点 简单可靠 费时费力用途 上辊调整量很小的轧机 如型钢 线材轧机工作原理 图3 63 上页 下页 返回 图3 63 2020 3 28 可编辑 109 4 轧辊调整装置 4 2 2 上辊平衡装置重锤平衡特点 工作可靠 维修方便设备重量大 基础结构复杂因惯性大 易产生冲击用途 以往广泛用于上辊行程较大的轧机 如初轧机等工作原理 图3 64 上页 下页 返回 图3 64 2020 3 28 可编辑 110 4 2 2 上辊平衡装置液压平衡特点 调整机构结构紧凑 操作方便 换辊和维修方便需用专用的液压泵站用途 广泛用于二辊 四辊等板带轧机工作原理 图4 31种类 八缸式图3 68五缸式图3 67等 4 轧辊调整装置 上页 下页 返回 图4 31 图3 68 图3 67 2020 3 28 可编辑 111 4 轧辊调整装置 4 2 2 上辊平衡装置平衡力二辊及三辊轧机 液压平衡 液压单位压力广泛用于二辊 四辊等板带轧机四辊轧机 空转不打滑工作辊传动支承辊传动计算值Q应满足 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 112 第十讲 压下螺丝与螺母 下页 2020年3月28日星期六10时46分12秒 2020 3 28 可编辑 113 4 轧辊调整装置 4 2 3 压下螺丝与螺母4 2 3 1压下螺丝结构 图 52A头部 下端 与上轧辊轴承座接触 承受来自轧辊的压力和平衡装置的过平衡力 形状 球面形 如图3 53所示 上页 下页 返回 图3 52 图3 53 2020 3 28 可编辑 114 4 轧辊调整装置 4 2 3 1压下螺丝结构 图 52B尾部 上端 传动端 承受驱动力矩 形状 如图3 55所示 方形 用于快速压下 四面镶有青铜滑板 花键形 用于低速重载的电动压下 带键槽圆柱形 用于轻载荷的电动 手动压下 上页 下页 返回 图3 55 图3 52 2020 3 28 可编辑 115 4 轧辊调整装置 4 2 3 1压下螺丝结构 图 52C 本体 中部 带有螺纹与压下螺母配合 用以传递载荷和运动 螺纹形状 图3 54锯齿形 传动效率高 用于快速压下 梯形 强度大 用于大轧制力的轧机压下 线数 单线 一般压下 双线 快速压下 上页 下页 返回 图3 54 图3 52 2020 3 28 可编辑 116 4 轧辊调整装置 4 2 3 1压下螺丝基本参数外径d0 最小直径 式中 P 轧制力 d 轧辊辊颈直径 Rd 压下螺丝许用应力 锻造碳钢 Rd 100 140MPa 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 117 4 轧辊调整装置 4 2 3 1压下螺丝基本参数螺距t t 0 2 0 16 d0 开坯机 型钢轧机 t 0 025 0 05 d0 热轧板带四辊轧机 t 0 017d0 冷轧板带轧机 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 118 4 轧辊调整装置 4 2 3 2压下螺母结构 图3 56特点 重量较大 1 8t 4 1t 的易损件 要求强度 硬度 耐磨性高 材质 青铜 ZQAl19 4 ZQSn8 12等 黄铜 ZHAl66 6 3 2等 类型 上页 下页 返回 图3 56 2020 3 28 可编辑 119 4 轧辊调整装置 4 2 3 2压下螺母类型 整体式 制造简单 工作可靠 耗铜 用于中小型轧机 组合式 经济 能内部冷却 用于大型轧机 箍圈 要求E与青铜相近 强度要高 可选用高强度铸铁 上页 下页 返回 图3 56 2020 3 28 可编辑 120 4 轧辊调整装置 4 2 3 2压下螺母基本参数 高度H 据螺纹许用压力为15 20MPa确定 H 1 2 2 0d0 外径D 据螺母端面与机架接触强度为60 80MPa确定 D 1 5 1 8d0 上页 下页 返回 图3 56 2020 3 28 可编辑 121 4 轧辊调整装置 4 2 3 2压下螺母固定 压板固定 如图3 57所示 上页 下页 返回 图3 57 2020 3 28 可编辑 122 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 1受力分析 如图4 22所示A P1 头部所受轴向载荷 轧制前压下时为上辊平衡装置的过平衡力 轧制时为轧制力 带钢压下时为轧制力 B Mj M2 M1 分别为压下螺丝所受的驱动力矩 螺纹间的摩擦力矩 止推轴颈端面的摩擦力矩 上页 下页 返回 图4 22 2020 3 28 可编辑 123 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 1受力分析 如图4 22所示C 平衡条件 Mj M1 M2可求得 上页 下页 返回 图4 22 2020 3 28 可编辑 124 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 1受力分析 如图4 22所示 上页 下页 返回 图4 22 式中 2 1 螺纹处摩擦系数 止推轴颈端面的摩擦系数 螺纹处摩擦角 d2 d3 螺纹中径 止推轴颈端面直径 螺纹升角 上行取负号 下行取正号 2020 3 28 可编辑 125 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 2自动旋松 上页 下页 返回 原因 内因 本身结构 快速压下 螺纹自锁性 摩擦角 良好润滑 螺纹自锁性 外因 动载荷作用 2020 3 28 可编辑 126 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 2自动旋松 上页 下页 返回 预防措施 M1 M2 d2 d3 但同时 能耗和转动力矩 自锁性 但同时 压下速度和寿命 增设防松装置 如压下机构中的制动器等 合理采用压下制度 轧制速度 冲击 2020 3 28 可编辑 127 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 3阻塞事故 上页 下页 返回 定义 压下螺丝的轴向载荷过大 超过了压下电机的过载能力时 压下螺丝被迫停转而楔紧在压下螺母中的现象 原因 轧卡 卡钢 轧件緾辊 坐辊或粘辊 等 2020 3 28 可编辑 128 4 轧辊调整装置 4 2 4压下螺丝的驱动力矩4 2 4 2阻塞事故 上页 下页 返回 处理方法 解除阻塞载荷 如破坏安全臼等 采用专用工具或回松装置 如图4 36 36所示 图4 34 图4 35 2020 3 28 可编辑 129 4 轧辊调整装置 4 2 5安全装置4 2 5 1安全臼 如图1所示 上页 下页 返回 图1 材质 通常用铸铁 轧制力较大的轧机用铸钢 强度低于其它零部件 特点 结构简单 使用方便 造价低 组织不均 强度不稳定 性能波动大 尺寸 h 0 7d0 s 0 5d0 d1 1 2d0 d2 0 9d0式中 d0 压下螺丝的外径 承载能力 2020 3 28 可编辑 130 4 轧辊调整装置 4 2 5安全装置4 2 5 2安全盒 如图4 37所示 上页 下页 返回 图4 37 结构及功能 简介螺栓张力 水平方向 垂直方向 解得 式中 图4 38 2020 3 28 可编辑 131 4 轧辊调整装置 4 2 5安全装置4 2 5 2安全盒 上页 下页 返回 特点 螺栓细颈伸长 使得辊缝变化 降低轧制精度 过载时 细颈断裂 起到保护作用 过载的大小与摩擦系数有关 一般加大 减小 来 这种影响 2020 3 28 可编辑 132 4 轧辊调整装置 4 3 轧辊轴向调整装置作用在型钢轧机中对正轧槽消除滑动轴衬与辊身端面的间隙轴向固定轧辊并承受轧辊的轴向力在CVC HC等板形控制的轧机上适应辊型调整的需要 上页 下页 返回 2020 3 28 可编辑 133 本讲内容结束 4 轧辊调整装置 4 3 轧辊轴向调整装置装置螺栓式 不经常调整的轧机上用 滑动轧辊轴承 图4 35a b双拉杆式 不经常调整的轧机上用 滚动轧辊轴承 图4 35c 拉杆伸长轧辊向另一端移动 轴承盒式 调整量较大的轧机上用 轴承座轴向不动 轴承盒带动轴承 轧辊轴向移动 压板式 调整量较小的轧机上用CVC轧机的轴向调整装置 图4 37 上页 下页 返回 图4 35 图4 37 轧制前 按预定位置将上下工作辊移动到位 启动另一专用液压缸 将工作辊操作侧轴承座外端的圆柱销锁在锁紧块6上 调整液压缸3两侧压力 使活塞杆9轴向移动 带动外衬套盖8 外衬套1及工作辊一起移动到所需位置 2020 3 28 可编辑 134 第十一讲 机架 下页 2020年3月28日星期六10时46分13秒 2020 3 28 可编辑 135 5 机架 5 1 机架的形式及参数机架的作用用来安装轧辊辊系 调整装置 导卫装置等工作机座中的全部零部件 并承受轧制力性能要求非常高的强度 刚度 利于换辊形式 如图所示 上页 下页 返回 图3 86 2020 3 28 可编辑 136 5 机架 5 1 机架的形式及参数闭式机架 a图上 下横梁与立柱铸成一个封闭式的整体框架 机架牌坊 特点强度 刚度最高 换辊不便 需要专用换辊装置应用轧制力较大原轧机 如中厚板轧机等轧制精度较高的轧机 如板带轧机 部分小型钢 线材轧机等 上页 下页 返回 图3 86 2020 3 28 可编辑 137 5 机架 5 1 机架的形式及参数开式机架 b图概念下横梁与立柱铸成一个整体式的U架 机架本体 机架上盖 上横梁 与U架间通过联接件联接特点换辊方便 强度 刚度较低 与联接方式有关 应用经常换辊的轧机 如型钢轧机等 上页 下页 返回 图3 86 2020 3 28 可编辑 138 5 机架 5 1 机架的形式及参数开式机架 类型螺栓联接 a图立销和斜楔联接 b图套环和斜楔联接 c图横销和斜楔联接 d图斜楔联接 半闭式机架 e图 上页 下页 返回 图3 87 2020 3 28 可编辑 139 5 机架 5 1 机架的形式及参数机架主要参数窗口尺寸 图3 88窗口高度H H H1 H2 H3 S1 S2 图3 22窗口宽度B 闭式机架 B稍大于轧辊最大直径 以便换辊开式机架 决定于轧辊轴承座的宽度一般四辊轧机 B 1 15 1 30 D2 换辊侧窗口B更大5 10mm 上页 下页 返回 图3 88 图3 22 2020 3 28 可编辑 140 5 1 机架的形式及参数机架主要参数立柱尺寸 形状 图3 88截面尺寸 示表 5 机架 上页 下页 返回 图3 88 示表 2020 3 28 可编辑 141 5 机架 5 1 机架的材料及许用应力材料材质 ZG35 ZG25性能 许用应力名义应力 静载荷实际工作应力 动载荷机架安全系数n 12 5 15防止机架破坏的最大轧制力 上页 下页 返回 详解 轧辊过载而断裂时 机架也不能塑性变形 即 式中 s 机架许用应力 屈服极限 P1 Pmax 机架计算负荷 轧辊断裂时的最大负荷 b 轧辊强度极限 c 压下螺丝中心线辊身边缘的距离 s 辊颈断面的塑性断面系数 圆断面时 有 详解 2020 3 28 可编辑 142 5 机架 5 2 工作机座的刚度5 2 1 工作机座的弹性变形工作机座弹性变形对轧件厚度影响 图6 1h S f工作机座弹跳值组成 f fw fyfw 轧辊的弯曲变形 轧辊挠度 使辊缝值宽向不均匀增大fy 其它零部件的弹性变形 使辊缝宽向均匀增大 上页 下页 返回 图6 1 2020 3 28 可编辑 143 5 机架 5 2 1 工作机座的弹性变形工作机座弹跳值产生弹跳的零部件轧辊的弹性弯曲与压扁轴承及轴承座的弹性压缩压下装置 压下螺丝 螺母 安全臼等 的弹性压缩机架的弹性变形 横梁的弯曲 立柱的拉