二十一辊矫直机毕业设计方案说明书

1、二十一辊板带矫直机的设计与校核摘要轧钢生产已经成为冶金生产行业中把钢坯轧制成钢材的重要生产环 节，具有产量大、品种齐全，生产过程机械化自动化程度高等许多优点， 是满足国民生产需要的重要技术。并且随着科学的发展，轧钢生产行业与 传统机械业进一步紧密的结合在一起。利用轧钢生产技术，提高轧制产品 的质量，减少轧制生产时间，提高成材率，降低生产成本和材料的利用率 已经成为轧钢机械设计的主要目标。而矫直技术是提高板带钢产品表面质 量和平坦度的重要环节。本文是依据板带矫直机的生产过程和工作原理，经过现场实习，首先 从二十一辊板带矫直机的总体方案评述开始，依次进行了主电机的选择计 算，主传动系统的设计，工作

2、辊与支承辊设计，矫直机压下与压上装置的 设计与校核；并对矫直机的某些零件和基本结构进行了设计；并且研究了 矫直机的发展方向。关键词 ：轧钢生产、表面质量、矫直机、平坦度Design and Calibration of 21 Roller Board-belt Straightening MachineAbstractThe product of steelrolling has become an importanct tache of rolling billet to be steels in the metallurgy produce industry. The stongpoint

3、 of this industry is have great output of the production is thevarietyproduction.and the produce process is very mechanization and automatization.The steelrolling is a importanct technonlogy to fulfill the country need.Also with the development of steelrolling industry the industry integrate very we

4、ll with the tration mechanism industry. How to make use of the steelrolling manufacture technology,enhance the rolling quality of the production,decrease the product of rolling time,enhance the rate of product useful rolled steel .The straighting techology is a important tache to enhance the surface

5、 quality and flatness of the production .This article design basis on the boardstrip straighting machine produce process and the working principle in the steel metallurgy. With practice in scene.Thedesign is begin with the designing of the main transmissionand the machine roller in the straighting m

6、achine .This article first begine with the scheme review of the collectively. Then go along with choice of the mainelectromotor, the design of work roller and the support roller , press downII / 75equipment and press up equipment .Following designed the local assessory and the over all structure. Be

7、sides researched the development direction of the straighting machine.Keywords: Product of steelrolling 、 Straighting machine 、 Surface quality 、Mechanization .目录1 绪论 11.1 轧钢生产的国内外发展情况 11.1.1 一轧钢生产及产品种类 11.1.2 轧钢机械的分类及标称 11.2 矫直机在轧钢生产中的作用及发展情况 21.3 现场二十一辊板带矫直机的工作原理 21.4 鞍山钢铁集团冷轧薄板厂 31.4.1 鞍钢冷轧薄板厂介绍

8、41.4.2 典型设备 41.4.3 主要产品 51.4.4 厂区平面布置图： 52 总体方案评述 62.1 轿直机的调整形式 62.2 机座形式 62.3 支承辊的布置形式 62.4 辊的材质 62.5 传动系统的形式 72.6 轴承选择 82.7 压下机构的形式 82.8 矫直辊列的布置形式与驱动形式 8113 矫正机力能参数的计算 103.1 二十一辊矫直机的技术性能及矫直工艺参数3.2 辊式矫正机基本参数的确定： 113.3 矫直力的计算 123.4 矫直功率的计算和电机功率的选择 154 主要零部件校核计算 174.1 矫直辊的校核计算 174.1.1 矫直机矫直扭矩的计算 174.

9、1.2 第三辊上弯曲力矩和支反力的确定 194 压下压上装置的计算及校核 31314.1 压下电机功率的选择 314.1.1 压下螺丝的传动力矩和压下电机功率的计算4.2 压下装置的校核计算 324.2.1 压下电动机的过载校核计算 324.2.2 压下螺丝及压下螺母的强度校核设计 334.3 压上机构设计与校核 344.3.1 低速级蜗轮蜗杆的设计计算 345 斜齿圆柱齿轮减速装置设计及校核 395.1 减速机齿轮设计与校核 395.1.1 、齿轮材料、精度和齿数的选择 395.1.2 减速机齿轮设计计算 405.1.3 齿轮接触强度校核 445.2 减速机轴的设计与校核 455.2.1求输

10、出轴上的功率P2转速n2和T2转矩455.2.2 求作用在齿轮上的力 455.2.3 初步确定轴的最小直径 465.2.4 轴的结构设计 475.2.5 按弯扭合成应力校核轴的强度 505.2.6 精确校核轴的疲劳强度 515.2.7 圆锥辊子轴承校核 546 润滑方式的选择 56结论与评价 48致谢 48参考文献 49 附录 A 英文资料及译文 501 绪论1.1轧钢生产的国内外发展情况1.1.1轧钢生产及产品种类在 20 世纪末，世界轧钢技术发展迅速。轧钢生产在自动化、高精度 化、连续化方面取得了较大进步。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的 重要生产环节和主要方法。因为用轧制方法生产出的钢

11、材，具有生产率 高、生产过程连续性强、品种多、易于实现机械化、自动化等优点，而且 比锻造、挤压、拉拔等生产产品，性能更高，成本更低。目前，约有 93% 的钢都是经过轧制成材的。有色金属生产也大量应用轧制方法。轧钢生产的主要产品为建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山 等专用钢材。目前，我国轧钢生产的钢材品种主要有薄钢板、硅钢片、钢 带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大型材、普通中型材、普通小 型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的 产品按钢材断面形状分为：钢板、钢管和型钢。型钢是一种应用范围广泛 的钢材。我国型钢产量占钢材总产量的25%30%。型钢按用途分为：普

12、通型钢和专用型钢。从断面形状又可分为异型断面型钢和简单断面型钢。 从生产方式的角度又可分为焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。板带材也是一种广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的 45% 55%。板带钢按应用领域分为建筑板、桥板、船板、汽车板、电工 钢板、机械用板等。按照轧制温度的不同又可以分为热轧板带和冷轧板 带。钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。钢管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我国钢管产量占钢材总产 量的 10% 15%，钢管的规格一般用外形尺寸及壁厚标称。其断面一般为 圆形管，也有多种异型钢管和变断面钢管。钢管从制造角度划分为无缝钢 管、螺旋钢管与直缝钢管、冷轧钢管等。按断面形

13、状划分为圆形管、异型钢管和变断面钢管。这些品种齐全、样式繁多的钢管被应用在管道、石油 运输，锅炉侧壁、地质钻探、轴承及注射针管等方面。随着轧钢工艺及轧钢技术的不断发展，钢材的生产范围将不断扩大， 产品品种也将不断增多。近年来我国许多有价值的钢板产量大幅度增长， 冷轧硅钢片2003年已达89.6万吨，镀锡板2002年已经达到110万吨，管 线钢、石油管、耐火钢板、冷轧不锈钢板产量达55万吨。1.1.2轧钢机械的分类轧钢机械的定义是轧制钢材的机械设备，轧件在轧辊中产生塑性变 形，轧制出所需形状的钢材。轧钢机械主要由轧钢机和辅助设备组成。轧 钢机由工作机座、传动装置、换辊装置及主电机组成。主机列称为

14、轧钢车 间主要设备，轧钢机以外的设备统称辅助设备。由于钢材产品种类很多， 轧钢机可按用途、构造和布置三种方法进行分类。辅助设备种类很多、数 量大，包括剪切机、热锯机、矫直机、卷取机、冷床、辊道及换辊装置。1.2矫直机在轧钢生产中的作用及发展情况图1.1金属带材产品的缺陷62d- 长度方向瓢曲矫直是金属材料加工的后部工序，这道工序可以大幅度的提高产品的 质量水平，大大改善产品在轧制、冷却和运输过程中产生的各种形状缺 陷。如：钢轨的弧形弯，板带材的横纵向弯曲、边部浪、镰刀弯等缺陷。 矫直机已经成为轧制车间不可缺少的设备，而且广泛应用于以板坯为原料 的各种工厂车间，如汽车制造厂、船舶制造厂等。矫直机

15、按照结构可以分为压力矫直机、辊式矫直机、管棒材矫直机、拉伸矫直机和拉伸弯曲矫直机20世纪以来，矫直技术得到了很大的发展。但在快速发展的矫直理论 背后，矫直技术在实际生产中的应用却非常滞后。矫直理论总体来说还很 粗糙，因为矫直机的许多参数还需要依靠经验公式和经验数据来决定，矫 直机矫直辊负辊距的破坏作用的机理直到20世纪80年代才被阐明，落后于实际30多年。辊数、辊距、压弯量、辊径、矫直速度等许多数据还没 有权威的理论公式。直到 20世纪80年代，矫直理论才逐步走向完善，现 已开发出万能矫直机、行星矫直机、旋转反弯矫直机、辊距改变的9+1辊矫直机，并且矫直机实现了利用计算机程序实现自动控制。随着

16、矫直技术 的发展四种矫直技术逐步发展成熟，它们是弯曲矫正技术、拉伸矫正技 术、拉弯矫正技术和扭转矫正技术。随之而来的还有平动矫直技术，行星 矫直技术、全长矫直技术、变凸度及变辊距矫直技术等。现场矫直机的工作原理是塑性拉弯矫直理论，带材在轧制及平整工序 中产生内部不均匀应力，当其应力值达到一程度时，会造成板形的瓢曲或 浪形，拉弯矫直机利用了内应力的存在改善板形。需矫平的带材在张力辊 组施加的张力的作用下，连续经过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊剧 烈弯曲，如图1.1。带材各条纵向纤维长度的不均匀性在拉伸和弯曲的合 作用下，沿长度方向上产生了不同程度的塑性延伸，拉伸弯曲矫直技术使 各条纵向纤维的长

17、度趋向于一致，从而减小了内应力的不均匀分布， 消除了由于纵向纤维长度差造成的板形缺陷。1.4 技术经济性分析1 技术经济评价的涵义通常来说对“技术”的理解是包括工具、劳动者的劳动方法、技能等 技术的总称。对“经济”的含义，主要是指在社会生产和再生产的整个过 程中所取得的节约和效果，经济效果是指社会生产和再生产，即即经济活 动过程中劳动消耗和劳动占用同劳动成果的比较。这里所说的劳动消耗， 包括人力、物力、财力的消耗。劳动占用是指厂房、设备、器具的占用。 技术经济评价又可称为工程经济评价，是指工程工程或设计方案投资决策 过程中，采用现代分析方法对工程方案在计算期包括建设期和生产期）内的经济效果所做

18、的测算和分析。技术经济评价是可行性研究的核心内 容，是工程方案投资决策的重要依据。在工程机械工程中，为了提高工程 的经济效益，采用先进的技术，以节约工程建设的造价，降低运行成本和 节约经济性的维护费用。但是，在某些情况下，采用先进的技术还必须与 当地的客观条件相适应。2经济评价在工程机械中的重要性 自改革开放以来，我国的基础建设程序和管理体制发生了根本的变化， 逐步走上了了良性发展的轨道。根据国内外的经验，从设计阶段到技术设 计完成，约占 1/4 设计周期，到施工图设计完成需要 2/5 的以上的建设周 期。根据设计阶段影响投资的程度来看，初步设计阶段影响投资的可能性 为 75-95%；技术设计

19、阶段影响投资的可能性为 35-75%；施工图设计阶段 影响投资的可能性为 10-35%；而自施工开始，通过技术组织措施节约工 程造价的可能性只有 5-10%。显然，前期建设工作对于降低总概算费用起 着决定性的作用。了解和掌握技术经济评价在工程机械中应用的重要性具体体现在以下几个 方面：进行技术经济比较，选择合理的路线走向；在方案确定和设计中， 对零件加工工艺进行方案必选，推荐技术先进、投资经济的工艺；经过技 术经济比较，选择重要零件的结构形式；研究工程设计中技术进步的经济 效益。在设计工作中，开展技术进步活动的最终目的是提高经济效益，包 括采用新工艺，可以缩短成产周期，降低能耗和资源消耗。经过

20、技术经济分析，对经济效益不大的技术，建议不宜在工程设计中 应用。有些技术对建设工程的近期效益不明显而远期效益较高的，建议可 在对投入与产出做比较后做出取舍。有些技术近期投资较大，远期效益虽 有不很高的，需做全面分析，看能否分期投资。有些技术在工艺上有较大 的改进，可节省经济性的运行费用，但在结构方面却增加难度和投资，则 建议需做进一步的经济核算后再确定。3课题选择选择课题时要进行趋向研究、市场分析、用户调查、专利情况等情报 的收集工作，根据情报来确定设计工作任务。1）趋向研究：随着工厂对薄板需求量的增加，对薄板的矫直厚度、 矫直理论和矫正质量有了新的要求，我们对原有的矫直机进行了一部分改 进设

21、计，使其更好的适应市场的需求。2）市场分析：薄板在工厂的应用范围广泛，适应市场的需求，与企 业的利益息息相关。4摸清课题要求为了搞清如何对矫直机进行改进，在参观了工厂现有的矫直设备外，又 在网上查阅相关资料，使所设计的矫直机符合经济性和可靠性要求。2 总体方案评述5 / 75辊式钢板矫直机的调整可以分为上排工作辊整体倾斜调整的矫直机和上排 每个工作辊可以单独调整的矫直机两大类 ：上排工作辊整体倾斜调整的矫直机，轧件在入口端的第2第3辊上的反弯曲率最大，产生大变形，迅速消除轧件的原始曲率的不均匀度，以后 各辊的压下量按直线关系递减，在第n 1辊处，轧件的反弯曲率最小，只产生弹性弯曲变形。这种工作

22、辊的调整方式符和矫正过程的变形特点。 采用这种调整方式的是钢板矫直机，矫正薄板时一般是713辊，且带有工作辊挠度调整装置，以矫正板材上的瓢曲、单双浪等二、三维形状缺 陷。上排每个工作辊可以单独调整的矫直机。这种调整方式比较灵活，但 由于结构配置的原因，它主要用于辊数较少，辊距较大的型钢矫直机。 2.2机座形式辊式钢板矫直机工作机座可分为台架式和牌坊式两大类：台架式矫直机的结构简单。但刚性较差，采用大量弹簧平衡的台架式 矫正机，使用时上台架容易产生震动，由于冷矫直时矫直力大，所需机架 的刚性要求较高，故台架式薄板矫直机不能满足薄板冷矫的使用。矫直机本体装在可移动的框架上，框架下面的四个车轮支撑在

23、轨道 上，由横移驱动机构推动框架移入工作位置后用定位装置定位，矫正机机 架可以是开式的也可以是闭式的。薄板矫直机大多采用牌坊式结构。矫直 机的工作机座包括机架本体，支承辊，压下装置和摆动装置等部分。牌坊式工作机座的特点是强度和刚度较好，辊子的调整拆装方便，故 新设计的板带矫直机采用这种形式，缺点是结构较复杂、外形尺寸也较 大。2.3支承辊的布置形式支承辊采用交错布置，支承辊承受工作辊的垂直方向和水平方向上的弯曲，矫直过程中工作辊载荷比较稳定，与垂直布置的支承辊相反，交错 布置的支承辊多用于工作辊辊径与辊身长度比值较小的矫正机。2.4 辊的材质工作辊直接与轧件接触，为避免辊子过早磨损和保证矫直机

24、可靠工 作，对矫直机工作辊有下列要求： 1）辊面应有较高的硬度； 2）有较高 的加工精度； 3）有较高的抗弯和抗扭强度。目前，冷矫时，若工作辊径 D200mm时，采用9Cr。有的重型厂当 D 90mm时，采用 59CrV4 ;热矫直机工作辊常采用 60SiMn2MoV或 55Cr；采用温矫工艺的矫正辊需要镀铬，铬层厚度 0.10.2mm。支承辊承受矫直过程中的扭转应力，与工作辊直接接触，在二十一辊 矫直机中也采用 60CrMoV 作为原材料。2.5传动系统的形式主传动系统包括减速机、齿轮座和万向联轴节等。1、减速机。在矫直机主传动系统中，减速机除有减速作用外，还有 均衡分配传动扭矩的作用，因此

25、也称减速分配器。减速机有三种主要形 式：圆柱齿轮型，圆柱圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形式中，每种又可分 为单支、双支、三支和四支等结构。辊数大于 7 的矫直机上，不宜使用单支减速分配器。这是因为传递的 总扭矩大，齿轮座的齿轮也大，使齿轮座出轴的间距很难与矫正辊间距相 适应，因此，在辊式钢板矫直机上大多使用多支的减速分配器，这样可以 使齿轮座的载荷均匀。由于矫直机的第三辊 或第二辊）受的矫正扭矩最大，因此，该辊要 尽可能由减速机的一根出轴经齿轮座直接传动，以减轻齿轮座的负荷。有 时，为适应矫直机在连续机组中的安装，将矫直机设计成可以双向进料的结构，这时，矫直机另一端的第三辊由一根输出轴直接传动2、

26、齿轮座。一般情况，为防止钢板在工作辊间打滑，辊式钢板矫直 机的所有工作辊都是驱动的，齿轮座的作用是将减速机传来的扭矩分配给 各个矫正辊。齿轮座输入轴数目与减速机支数相同，每根输入轴带动一组齿轮，在 输入轴数量较多时，各组齿轮之间互补联接，以避免功率传递线路闭和， 恶化齿轮啮和条件。按照齿轮的啮合列数，可分为单列齿轮座和多列齿轮座。单列齿轮座 的制造和安装简单，各齿轮轴和轴承可以通用且切齿轮轴的刚性高。一般 在工作辊距小于 50mm 时，宜采用这种形式。与单列齿轮座比较，多列齿 轮座的中心距较小，因为每对齿轮座的齿宽是根据传递的扭矩确定的。同 时，齿轮避免了重复啮合，因而可以适当减小中心距。多列

27、齿轮座的齿轮 轴刚性较低，为保证齿轮轴的刚度，通常只在辊距大于 50mm 时才采用这 种结构。3、万向联轴节。由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此， 齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。矫直机常用的万向联轴节除了 一般的滑块式、叉头、扁头型外，在辊径小于 1200mm 时，也采用球形万 向联轴节；在小辊距矫直机上，也可以采用简易型刚球万向接轴，这种联 轴节采用标准刚球，它只起定心作用，矫正扭矩是靠两叉头的侧面直接接 触来传递的。2.6轴承选择在矫直机的功率损耗中，由于轴承摩擦占的损耗大，所以减速机齿轮 座和矫直机本体一般均采用滚动轴承；因为二十一辊矫直机的矫直辊辊径 小，故需支承轴承的

28、外形尺寸不能太大，所以采用辊针轴承可以减少轴承 的外形尺寸。所以工作辊和支承辊用滚针轴承和止推轴承。2.7压下机构的形式1两片机架用螺母互相连接，通过螺栓将机架固定在机座上，机架 盖与机架用螺栓连接在一起。2、压下装置通过电机传动，带动两个蜗杆，使四个蜗轮分别带动四 个压下螺丝旋转，因螺母固定在滑块中，当压下螺丝旋转时滑块升降，摆 动体及工作辊通过弹簧的作用，也随着升降 如图2.3）。3、上工作辊两端倾斜时，通过单独调整工作辊的一端，使其处于水 平位置，为此两螺杆之间装有离合器，脱开离合器，既可单独调整。图2.3高度调节示意图2.8矫直辊列的布置形式与驱动形式1工作辊与支承辊装置：工作辊装置，

29、上下两排工作辊分别装在轴 承座中，轴承座固定在上下机座中，上辊座的侧面形成圆弧面，可以在机 架窗上内侧摆动和上下滑动，使上工作辊上下移动，及改变前后工作辊的 开度，当调整工作辊挠度时，轴承座和辊座之间可沿半径为60毫M的圆弧面相对转动。2、驱动形式：钢板辊式矫直机的上排和下排工作辊是驱动的，以避 免钢板在工作辊间打滑。3矫直机力能参数的计算3.1二十一辊矫直机的技术性能及矫直工艺参数1、矫直机主电机参数 ：功率 P=160KW, 转速 n=1480 r/min 。10 / 752、 电动机：矫直机压下电动机功率P=1.5KW，转速 n =153590 r/min ；横向倾斜调节电动机功率P=4

30、.5KW,转速n=9302840r/min ;3、主减速机传动比：2.6 ;4、工作辊数目：21个；5、工作辊辊距：52 mm；6、工作辊直径：96150 mm ;7、工作辊辊长：1750mm ;&工作辊圆周速度：0.11.8m/s ;9、上工作辊升降速度：0.2mm/s；10、支承辊辊径：51mm；11、支承辊数目：161个；12、 板坯宽度厚度：1530 mm、0.52.0 mm ；3.2辊式矫正机基本参数的确定：由文献1 , 23.5-8得矫直机允许的最大与最小辊距为：Tmax 二 0.35 hminE 3.1 )Tmin = 0.43订 JE 3.2)-s式中：hmin被矫钢板的最小厚

31、度，hmin =0.5mm ；E 工作辊弹性模量,E=2.1 105MPa ；-s矫直辊的屈服强度，二s =490 MPa；hmax被矫钢板的最大厚度，hmax =2 mm所以：5hmin E0.5 2.7 10Tmax = 0.35 =0.35 x= 96mm ;crs490Tmin 二 0.43hmax t43 22.1 105=17.8 mm ;490矫直机矫直辊距T的范围是:Tmin T T由文献1，表11-4得薄板矫直机矫直辊直径 D和矫直辊辊距T之比=0.9 0.95 ;T所以， D min D D max , 即tmin D- t max ；求出 16.02 mm D 86.4m

32、m，取 D=50 mm；3.3矫直力的计算由文献1 , 11-30可知：作用在矫直机上下辊子上压力的总和为:p1M 2P2 =2(2M2 M 3) p3 = 2(M 2 2M 3 M 4)M5)2P4(M3 2M 4tPi -(M i 2Mi Mi.)Pn J3(Mn _42M-2(Mn J32M= 2(2MtndKN 3.3)式中：t矫直辊辊距，取t=52 mm今假设：1）第2, 3, 4辊下轧件的弯曲力矩为塑性弯曲力矩 Ms;2）第n-1,n-2,n-3辊下轧件的弯曲力矩为屈服力矩M w ；的平均值，即m5=m6=M” = MS2MW ；4 ) 由文献2 ,5-12得辊式矫直机屈服力矩，=

33、 (428400 +7 785600) = 46.7 KNP19M w:二285600 :=44KNt52p20=M w =_6_285600=:33KNt52P21：2 =_ M w =2285600 =10.9 KNt52由文献2, 5-13得作用在上下辊子上的压力总和为 p八 Pi =-(M1 tMw)( n-2二占(428400 285600)(212=1.04 106 N ;因为二辊矫直机采用倾斜调整，由文献3.4）2 , 9-69计算总矫直扭矩Mk3.5)其中:kn 矫直机方案系数由文献2，表6-12得矫直机方案系数Kn =1.5 ；r。原始曲率半径,对于钢板矫直机（0）min二1

34、030 ） /h ,r0 = 30hmin ；-s板带的屈服强度,s=280MPao所以总矫直力矩为:Mk2Ms3Kn(Fl2丿0Eh+ 15辺(21-2)80|_30 0.52.1 105 0.5=1.53 106 N mm3.4矫直功率的计算和电机功率的选择辊式矫直机电机功率由文献1 , 11-14得:d 2V 1P=Mk p（f 弋）=-,d=38mm；v矫正速度 m/s，板带厚度范围 h=0.52.0） mm时，矫正速度v=0.1 6.0） m/s，现在取 v=1.48 m/s；传动 效 率2 2 2 2=减数器 齿轮座联轴器万向接轴=0.768 0.98 0.990.99=0.72。

35、所以电机功率:P=Mk p（fd）2V 10.012 1.481x -0.0502 d n36.53 101.04 10（0.0002160 KN4主要零部件校核计算4.1矫直辊的校核计算4.1.1矫直机矫直扭矩的计算由文献2, 3.16得矫直机各辊矫直力矩：Mki= nPi Mk4.1) Pi1其中：NN、R 矫直机的总矫直力，、P -1.04 106 N ；116Mk 总矫直扭矩， Mk=1.53 10 Nmm；Pi 矫直机各辊承受的矫直力。所以矫直机上下辊的矫直扭矩为：17 / 75M k3 = JZ1PiM k1 =nPl、 Pi1M k2 =Pi1M k =61.68 103Mk4=

36、 、Pi1Mk5 =_n-L_Pi1Mk6= nP6、Pi1Mk=16.5 103M k=46 10631.53 104“6 = 2.4 10 Nmm1.04 101.53 1064= 7.24 10 Nmm1.04 1061.53 106 =9.7 104Nmm1.04 10k =59.1 103k=54 10631.53 106 =9.2 104Nmm1.04 101.53 106 =8.5 104Nmm1.04 1061 53 工 106k=51.4 103孑=8.0 104Nmm1.04X10M k7 = M k8 = M k9 = M k10 = M k11 = M k12二 Mk1

37、3 二 Mk14 二 Mk15 二 Mk16=80KNM k17 =Pin3M k=52 10、Pi1.53 10661.04 10=7.64 104 NmmM k18=P18na Pi1Mk =46.71031.53 10661.04 10=6.87106 Nmmk19Pl9n、 Pi1M k =4410361.53 101.04 10=6.47104NmmM k20p20n Pi13M k =33101.53 101.04 106=4.85104 Nmm M k21 =P21n3M k =10.9 10、 Pi1.53 10661.04 104= 1.6 汉 10 N mm由文献2 , 3

38、-21得矫直机矫直辊的摩擦力矩，即第三辊上的摩擦力矩M f 3 :M f3= P3(f )4.2)2其中：矫直辊与轧件的滚动摩擦系数，f =0.8 mm ；J 支承辊轴承摩擦系数，滚针轴承取摩擦系数丄-0.008 ；d轴承处直径，d=38mm。所以，摩擦力矩Mf3为：M f3= p3 (f d)=66 103 (0.8 0.008 聖)=6.28 104N mm2 2第 三 辊 的 传 动 力 矩 为MT3 = Mk3 + Mf3=7.24 104 + 6.28 104 =1.352 105N mm4.1.2第三辊上弯曲力矩和支反力的确定第三辊的压力P3为均布载荷单位长度上的压力 q为：q =

39、 Pl = 66000 =43.1 N /mm)4.3) b 1530沿矫直辊辊身长度上有七个支承辊，可以是一个九支点的连续梁，如图4.1对此连续梁进行分段计算，求出各支点的弯曲力矩和支反力。图4.1支承辊受力分析图1、弯曲力矩计算0-1段和1-2段的作用载荷及其弯矩如图4.2和图4.3所示，为求出弯矩图面积，需要求出最大弯矩Mmax : 对于 0-1 段：% =人10 2)4.4)1 21 、2 _疋43.1 疋 872Aq= 1 q(l1)= =638.4N4.5)2 l1255.5A1= ql1 - Ao=43.187 -638.4 =3111.3 N=638.4 (212)=1.06

40、105N mm4.7)图4.2矫直辊0-1段受力分析图此段的弯矩图的面积!为：1 112 1 =(10) M maxi11 M maxi 4-8)2231 87525=(212) 1.06 10587 1.06 105=1.532 237210 Nmm弯矩图面积重心到支点0的距离a,可由下式求出：2 I；丨128787a1 (lc 一)一 =(212 -)=141.3mm4.9)3 23323对于1-2段，由于整个跨段作用着均布载荷q ,其最大弯矩Mmax2,弯矩图面积匕分别为:max21ql281 43.1 226285=2.7510 Nmm4.10)2 25722 = 12 M max2

41、=- 226 2.75 105=4.14 107N mm2+Mi 1 l小, iaili + M 2l4.13)l1 =255.5mm.l2 = l3 =226mm,“ =1.53 107 Nmm2=4.14 107Nmm2, a =141.3mm, b2=113 mm化简整理后得，4.26M1+M 2 = 0.744 106Nmm4.14)对于23段和34段的作用载荷及其弯矩图与12段相同，由公式 后化简得：M1+4M 2+M3= 1.1 106Nmm+M5l5 = 6 (亠 4.17)1314由 于l2 =l3 4 二 226 mm, 3 笃=4.14 107 Nmm ,a3 =b4 =6

42、 = 113mm,则代入上式4.17)化简得：M 2 +4M 3+M 4 = 1.10 106 N mm 4.18)23 / 755 b5 + + M5l5= 6(半l4a4 =b5二b2 -113mm，则代入上式4.19)化简得: 2M3+4M4 = -1.1 106 N mm 4.20)联立式子 4.14) ,4.16) , 4.18) , 4.20) 求得：6M1 = - 0 .139 10 N mmM 2 = -0 .18 106N mmM3 = -0 .184 106N mm6M 4 = -0 .183 10 N mm由于 M 0 = M 8 =0 , M 1 =M 7 = - 0

43、.139 106 N mm ,M 2 =M 6 =6-0 .18 10 N mm ;6 6M3=M 5= - 0.184 10 N mm ,M4 = - 0.183 10 N mm ;故求出M-MzMiMq后，可得出整个矫直辊上各支点的弯曲力矩。2、支反力计算各支点的支反力可分段求出各段的支反力，然后将相同点的支反力相 加即可。支点0的支反力R0为：M10.139汇106、R0=A01 =638.4+=1182.4N+( A, + 2- 4.22)l1l2l2式中：inA 1 , A 只考虑由该段外载荷对支点1产生的支反力 在12段只作用均布载荷，故 A为：11A= ql243.1 226 =

44、4870.3N得:R1 =( A+(AM1I2=3111.339 106 ) +l2(A2m2M3 l34.24)R3=R3+R3=A3 -也 + 叫)l 3l 3+ A3m3 m 4l4 + l44.25)R4 = R4 + R4 =+l4业*l5M5 )l5 +(a2 旦l3M3 I3=2 4870 + 18 106 一。139 106 +184 106 184 106226226=9903.7 NM 3 M 2 R3= R3+ R= a2厂 + 厂)1 3l3M 3 M 4、+ Ab 3 +4)3 llI446 6 6 6=2 汇4870 + O.ISAIO 0.18X10+ 0.184江100.183江10226226=9757.7N“M 4 M3、 M 4 M5、R,= R4+ R4= A.4 + 3)+4455=24870 83 106 184 106 183 106 184 106226226=9735.6 N3、矫直辊强度计算根据以上求出的矫直辊各支点的弯曲力矩和支反力，可作出如图4.4所示的合成弯矩图，其最大弯矩 M max在支点3和支点5处，即:6M max = M 3=0.184 10 N mm图4.4工作辊弯矩图矫直辊直径d=50 mm；故弯曲应力匚为：6M 30 184 汉 10二二 J = u.184 胃=