校核和辊型设计

1、6校核和辘型设计6.1咬入条件的校核由于压下量、轧馄直径、咬入角三者关系式如下。h D(1 cos)所以，cos 1 °表6.1咬入角道次12345679810/ °13.8715.7415.7413.8711.729.077.405.233.312.34热轧中厚板的最大咬入角在15。22。之间，所以轧制各道次咬入角均符合咬入条件。设备的限制条件主要是轧辘的强度和主电机的能力，在本次设计中，主要校核轧辘的强度和主电机的能力。6.2轧车昆强度校核最大轧制压力和最大轧制力矩一般取决于轧馄等零件的强度条件，在制定轧制压下规程时应进行强度校核。四车昆轧机辘系受力状况如图6.1所示:

2、b图6.1四银轧机棍系受力图在四辘轧机上，轧制过程中的弯矩主要由支承辗承担。同时，在四辗轧机中，一般均为工 作辘驱动。所以，校核轧馄时，校核工作馄馄头处的扭转应力、支承馄馄身中央和馄颈的弯曲 应力。另外，工作辘和支承辘之间还存在较大的接 触应力，也需要校核。在校核过程中，考虑到轧辘材质不均，轧制力计算不准确以及轧制时的冲击载荷、应力集中等影响，在轧辘的静强度计算中，选轧辘的安全系数n5进行计算，许用应力os表6.2轧棍材料许用应力值材料名称极限强度b/MPa许用应力/MPa合金锻钢700-1200140-240碳素锻钢600 700120 140碳素铸钢500 600100-120球墨铸铁50

3、0 600100-120合金铸铁400 45080 90铸铁350-40070 80621工作馄强度校核0.660 72MPao工作车昆选择球墨铸铁100 120MPa ,工作车昆只需校核车昆头的扭转应力。在总共10道次中，第3道的力矩最大,Ms8868.34KN m,个工作辘所受的扭矩为M3 8868.34224434.17KN m工作辘的车昆头形式为平台式，因此Wn0.045)d： di式中 h (0.25 0.30)Di ；(6.1)Di Dmin(5-15)mm；Dmin是轧辘重车后的最小辘身直径，取所以 Di 112051115mm ；Dminl 120mm取 h 330mm；di

4、(0.90 0.94)d(0.90 0.94) 615553.5 578.1 mm ,取 di 575mm。代入公式(6.1)得：(0.65h、.3(0.65 33033Wn 0.045)di0.045) 0.5750.0624m也 4434771060.42KN m3 71.06MPaWn 0.0624工作辘强度满足工作辘的扭矩图，如图6.2所示6.2.2支承辘强度校核支承辘材质选合金锻钢140 240MPao通过第五章的计算可得，在第1道轧制力最大，即P51811.47KNo1 支承辘馄身中央强度校核 支承醍槻身中央弯矩计算式如下：(6.2)PaLmdz 小？L 4300mm代入式(6.2

5、)中得:a(a2P - 2DZML 51811.47 5.964)T43)49350.425 KN m其弯曲应力为n7 49350.4252_dz n -349656.423KN/m空 49.66 MPa0.1D：0.1 2.15校核通过。2、支承辘辘劲强度校核支承馄辘劲危险断而弯矩计算如下dz(6.3)将 P51811.47KN m , a 5960mm, L 4300mm 代入式(6.3)中得：dz51811.47 5.96 4.321501.76KN m7其弯曲应力为Mdzdz 0.1dz0TT47 72008.96 皿 3 y2.0lMPa 0由此可见支承馄的强度满足要求支承馄弯矩图，

6、如图6.3:6.2.3工作馄与支承辘间的接触应力四馄轧机工作辘和支承辗之间承载时有很大的接触应力，在轧辘设计及使用时应进行校核计算。因为两馄的材质不同，接触应力的计算公式为max(6.4)P 式中q加在接触表面单位长度上的负荷，q;Lr2-相互接触的两个轧辘的半径，门0.56m, a 1.075m ；Ki心一与轧馄有关的系数,Ki2及已、E2两轧馄材料的泊松比和弹性模数。支承辘选合金锻钢Ei=186-206GPa,取 Ei=200GPa工作辘选球墨铸铁i=0.25 -0.30,取讦 0.27E2=78.5 157GPa，取E2=1 OOGPa代入上面公式得22Ki 冒肘务 U7 1OI2pa2

7、21 0.252K2E2 3.14 1002.98 10 12 Pa1P 51811.476_1 O 仃 F m N / m4.3代入公式（6.4）得:max i 2q(n 2)12.05 106 (0.56 1.075)12745.16MPa(1.47 2.98) 100.56 1.075maxO.304 max 0.304 745.16226.53MPa对于通常轧辗的许用接触应力值在1500-2000MPa之间，许用剪切应力0.5 0.6750 1200MPa,所以满足强度。6.3主电机功率校核由鞍钢电机设备可知电机功率为2 6000KW,转速为40-100rpm,在本次 设计采用的 是可

8、逆式轧制，因此在进行校核时采用可逆式工作制的主电机容量计算，考虑电机的允许过载 能力与电机发热两方面的因素。6.3.1可逆式轧机主电机过载校核(6.5)在可逆式轧机中，轧制过程是轧馄首先在低速咬入轧件，然后提高轧件的速 度进行轧 制，之后又降低轧制速度，实现低速抛出。主电机的过载校验：Mmax mMe 式中Mmax电机在轧制过程中承受的最大转矩;M e电机的额定转矩;电机的允许过载系数。一般乙型与Z型直流电动机在额定磁通下,m值可选为152。对于专为轧钢机使用的ZZ型和ZZY型电机以及同步电机，过载系数m为2.5-3o因此 本次设计中m2.5o电机的过载校核，则电机的额定力矩为:Me 9550

9、Ne9550He4 60003820KN m60由表5.1可知，在第1道轧制时有最大转矩Mmax8868.34KN m,按公式(6.5)有:8868.34 2.5 3820 9550KN m即 M max 2.5Me6.3.2典型产品轧制图表轧制图表主要反映轧制道次和轧制时间的关系，它是研究和分析轧制过程的主要根据， 通过这些关系的研究与分析可以清晰地看到：轧件在轧制过程中所占的轧制时间、各道次之间的间隙时间、轧制一块钢板所需要的总的延续时间和轧制过程中轧件 交叉轧制情况、轧件在任意时间所处的位置等。图6.4典型产品轧制图表此次设计采用的是单机架可逆式中厚板轧机，轧制图表如图6.4所示。设计中

10、采用此轧制图表的特点是T Tzt(6)式中T轧制节奏时间，S；t前后两块坯料的轧制间隙时间，s；Tz根料轧制总延续时间，s；T ztzh tj式屮tzh各道次纯轧时间之和，S;tj各道次间隙时间之和，S;6.3.3轧机电机的发热校核电机的发热是由于实现能量变换过程中，在电机内部产生损耗并变成热量，使电机的温度升高。电机的发热校验通常采用等效法，即等效电流法、等效转矩 法和等效功率法。在进行(6.6)(6.7)设计时，出于计算方便和实用，常应用等效转矩法。其公式如下：Me Mdx22M ,t.Mdx1 1式中Me 电机的额定转矩；Mdx 电机的等效转矩；M i各段轧制时间所对应的力矩；ti 轧制

11、时间内各段纯轧时间的总和；Mh 各段间隙时间所对应的空转力矩；站一轧制周期内各间隙轧时间的总和。因此，电机的发热校核按公式（6.7）进行计算得：2M iti 501107141.92Mu tii 271950ti tn 75.34s代入公Mdx 皿心501107141.9 2719502579.71 KN mmV ti tii 75.34该值小于电机的额定力矩，发热校核通过。6.4车昆型设计热轧中厚板时，由于轧制时轧辘的不均匀热膨胀、轧车昆的不均匀磨损以及轧银的弹性压 扁和弹性弯曲，而使空载时的平直馄缝在轧制时变得得不平直了，致使板带的横向厚度不均 和板形不良。为了克服这些因素，弥补轧制时辗缝

12、形状的变化，必须预先将轧馄馄身磨成具 有一定的凸凹度的轮廓曲线，以得到横断面厚度均匀的产品。在设计新馄时，对轧辗的磨损不必考虑，只考虑不均匀热膨胀和 轧馄的弹性变 形弯曲。辘型设计的内容包括确定轧馄中部的磨损总凸度值、总凸度值在一套轧车昆上的分配以及确定适应于馄身中部凸度的辗面磨削曲线。由于轧辗的不均匀磨损小，在本次设计 中忽略轧馄的不均匀磨损。6.4.1轧车昆的不均匀热膨胀在钢板的轧制过程中，沿馄身长度方向上，其边部受热较小、散热较快，而中部受热较 多、散热较慢。因而，中部膨胀大一些。通常将馄身中部与边部半径 上的热膨胀差值称为轧辘的热凸度，用Rt表示。Dtyt Kt (TzTb ) KtT

13、D (6.8)式中 Tz、Tb银身中部和边部温度；D 轧银直径；轧车昆的线膨胀系数，钢车昆取为13 106l/C,铸铁辗 取为11.9 1061/C;Kt轧银中心与表面不均匀系数，一般Kt0.9o我们根据工作银和支承银的已知数据以 及鞍钢设备要求求解各馄的凸度。工作银材质选球墨铸铁，根据鞍钢中厚板厂实际生产情 况，工作馄辘身中部与边部的温度差为11-12将 Di 1120mm , i11.9 1061/°C, Ti 11 -12 °C, Kt 0.9 代入式(6.8)得:Dti yn 0.9 11.9 106(11-12) 1120 1 03 1 32-144 m取 Dti

14、 144 m支承馄材质选合金锻钢，根据鞍钢中厚板厂实际生产情况，支承馄辘身中部与边部的温 度差为2-3C0将 D2 2150mm , 2 13 1061/C,T2 23C, Kt 0.9代入式(6.8)得：Dt2yt2 0.9 13 106 (2-3) 2150 10350-75 m取 Dt2 75 m642轧银的弹性弯曲变形这主要包括轧馄的弹性弯曲和弹性压扁。轧辘的弹性压扁沿辘身长度分布是 不均匀的， 这主要是由于单位压力分布不均匀所致。此外，在靠近轧件边部的压扁也要小一些，使轧件 边部出现变薄区，随着轧馄直径的减小。边部变薄区也减小，一般情况下这个区域虽然不很 大，却也影响成材率。在工作辗

15、与支承辗之间也产生不均匀弹性压扁，它直接影响到工作辗的 弯曲挠度。理论和实践都表明，轧制时工作馄的实际挠度比支承馄大的多。这主要是因为工 作馄与支承馄之间存在有弹性压扁变形，结果使位于板宽范围之外的那一部分工作辗受到支承 银的悬臂弯曲作用，从而大大地增加了工作辘本身的挠度。轧件的宽度愈小，工作馄的挠度 便愈大。四馄轧机工作馄的弯曲挠度不仅取决于支承辗的弯曲挠度，而且也取决于支承馄和工作馄之间的不均匀弹性压扁所引起的挠度。如果支承辗和工作车昆馄型的凸度均为零，则工作车昆挠度为：人 f 2 f y(6.9)式中fi 工作车昆的弯曲挠度：f2 支承馄的弯曲挠度；f y支承辘和工作馄间不均匀弹性压扁所

16、引起的挠度差。2系数，可按下式计算:根据有关资料介绍，工作车昆挠度计算公式为：iKwiPmAo1 bqW1(6.10)支承辘的挠度计算公式：2A Bq(6.11)2Kw2Pw2L(12)式中P轧制力；Kw2支承柔度;118K1.1 n, 318 K1 彷 3n21.131.1 ni 3%1A（吕务）门2；口AoL 12Do3 42312叩这里a两压下螺丝中心距；L馄身长度; b 轧件宽度。工作辘和支承辘之间不均匀弹性压扁所引起的挠度为:ni0.773(»尸0.77321500.0569n2 0.864(2j40.8640.0636D12112020.674(0.674 ()0.045

17、7L4300n 11202 o«7nnn/n2Dl 2 267000()2267000(f)218113.83MPa0.325 105mm2/N 3.25 10 12m2/N59607A。o 0569 (五秽 0 °636 o 0457。o486b 2216.600.515L4300-3 4 0.51520.5153B0.0457 (1 0.515)0.19518( BoAjKq1.1(1 nJ 3(1ri2)18 K其中In 0.97 DD2,1 v2q-ET1 V2E.2式中D、6工作馄、支承馄直径；q工作馄与支承车昆间的平均单位压力，在本设计中工作辘为球墨铸铁的，支承

18、辘为合金锻钢的，则:25756.595.99 106N/m4.33.25 10 12 In (0.971.125.99 10 62.153.25 101.1 0.0569 3 0.0636 0.045718 1 8113.83 1 063.9 1 0 111.1 3 0.045710.341.1 0.0569 3 0.045718 18113.83 1063.9 10 11 181.121.1 0.0569 3 0.0636 0.045712O. 0486 10 . 34 01952 1 0 12171/NKw1 4.3 18113.83 10 (1 10.34)124fi 2 1025756.59 10515 m181.12 0.04860.19513w26.343 10 m/N工作车昆和支承车昆的凸度都为正值，说明由于轧制力引起的挠度大于不均匀热膨胀产生的热凸度，故此时原始车昆型应磨成凸度。由于工作车昆与支承辗没有考虑轧车昆的不均匀磨损，所以算岀的辘缝凸度值大致在工作辗的辘缝凸度范围150-400 m和支承车昆的辘缝凸度范围0-200 m。64.3 18113.82 10(1 181.12)f26.343 10 13 25756.59 104163 m6.4.3辘型设计在设计新辗的辘型