2150粗轧机主传动设计说明

1、 . 2150粗轧机主传动设计摘 要此次毕业设计的设计对象是2150粗轧机主传动系统。轧机是将钢锭与连续铸坯轧制成材的生产环节。用轧制的方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现自动化等优点。因此轧机得到广泛的应用,约有90的钢都是经过轧制成材的。轧机设备的好坏对轧钢厂的效益有很大的影响，而且轧钢产业在整个国民经济中占据着异常重要的地位。这些同时说明了本次设计的必要性和重要性，并且设计本身也是对我们的所学起到检验作用。设计容包括传动方案的选择，轧制力计算与主电机容量的选择，验算轧辊稳定性，工作辊和支撑辊的设计与强度校核，轧辊轴承的选择，万向连接轴的选择计算，润滑方法的选择，

2、环保性与经济分析。设计结论得出此次设计的轧机主传动系统有较好的调速性能、较宽的调速围、响应速度快、轧制质量高、传动平稳、润滑条件好、噪音低、使用寿命长等优点，各零部件也满足条件，完全达到了设计要求。关键词：主传动；粗轧机；可逆轧制；工作辊；支承辊40 / 452150 Roughing Mill Main Drive DesignAbstract The graduation project is a 2150 design objects roughing mill main drive system. Mill is rolling ingot and continuous slab lu

3、mber production processes. Produced by rolling steel, high productivity, variety, continuity of the production process, easy to realize the advantages of automation. So the mill is widely used, about 90% of the steel is rolled through veteran. The quality of mill equipment has a great impact on the

4、effectiveness of the rolling mill and rolling mill industry occupies an extremely important position in the national economy. These also describes the necessity and importance of this design, and the design itself is also learned to play our role in testing. Design includes selection, rolling force

5、calculation and the main motor capacity transmission scheme selection, checking roll stability, design work roll and backup roll and strength check, roller bearing selection, choose the connection shaft universal calculation, lubrication selection methods, environmental protection and economic analy

6、sis. Design The design of the conclusions mill main drive system has better speed performance, wide speed range, fast response, high-rolling quality, smooth transmission, good lubrication conditions, low noise, and long life advantages, but also to meet the conditions of the parts, fully meet the de

7、sign requirements.Keyword:The main drive; Roughing mill; Reversible rolling; Work roll; Supporting rollers目 录1 绪论11.1选题背景与目的11.2轧钢机械国外发展概况11.3设计的主要容和方法32 总体方案设计42.1概述42.2方案比较42.3方案分析53 轧辊参数的确定63.1设计参数63.2轧辊基本尺寸63.3轧辊材料的选择74 电机容量选择84.1轧制力计算84.1.1变形阻力84.1.2平均单位压力和轧制力94.1.3轧辊驱动力矩104.2初算电机功率与静力矩124.3电动机

8、校核145 校核轧辊稳定性和强度165.1轧辊稳定性校核165.2轧辊的强度校核165.2.2弯曲应力185.2.3接触应力196 轧辊轴承与万向连接轴的选择计算236.1轴承选择与寿命计算236.2万向连接轴的选择246.3十字轴的校核247 润滑方式、环保性与经济分析267.1润滑方式的选择267.2环保性与经济分析277.2.1环保性277.2.2经济分析28结 论30致 31参考文献321 绪论1.1选题背景与目的轧钢生产在国家建设发展中所起的作用是十分显著的。用轧制方法得到的钢材，具有生产过程连续性强、生产效率高、品种多、质量好、易于机械化、自动化等优点，因此得到广泛的应用。机器制造

9、、国防、铁路车辆、矿山等部门需要的某些零件毛坯或零件，也开始用轧制方法生产。例如滚动轴承用的滚珠、滚子、座圈；球磨机用的钢球；机械传动中的齿轮、丝杠；铁路车辆用的车轮和轮毂等。这不仅可以提高这些产品的产量和质量，而且实现了无切削或少切削加工，节约金属消耗。随着国民经济的飞速发展，为了满足建筑、造船、汽车、矿山、国防等方面的需求，使得轧钢需求量不断增长，从而促进了热轧带钢机的发展。用轧制方法生产钢材，具有生产效率高、品种多、生产过程连续性强等优点，它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛的应用。板带钢材应用围最广，工业先进国家钢板产量占钢的50%66%。热轧带钢机具有轧制速度高、产量高、自动化程度高

10、等优点，轧制速度50年代为1012m/s，70年代已经达到1830m/s。生产规格也由生产厚度为28mm、宽度小于2000mm的成卷带钢，扩大到生产厚度1.220mm、宽度2500mm的带钢。带钢重量的加大和作业率的提高，使现有的带钢热轧机年产量达350600万吨，最大卷曲也由15吨增加到70吨。轧机是现代钢厂中最常见的一种冶金设备。因此,轧机设备的好坏对轧钢厂的效益有很大的影响。我的毕业设计课题是通过所学的理论知识结合毕业实习用一学期的时间来设计一台2150粗轧机轧机的主传动系统。之所以在大学生活即将结束的时候学校为我们安排此次毕业设计,就是为了检验我们的所学是否能够真正的应用到实际当中,使

11、我们更好的认识到作为一名合格的设计人员应该具备哪些基本素质，为以后真正的走向工作岗位积累经验、做好铺垫。1.2轧钢机械国外发展概况我国的轧钢机械经历了一个自主开发、引进、学习借鉴、国产化的往复循环过程。随着我国经济的发展，要求对钢材不断提高产量和质量、提高劳动生产率、降低原材料和能源消耗与产品成本，以与高附加值钢铁的推广，轧钢机械发展趋向大型化、连续化、高速化和自动化的方向发展。据说在14世纪欧洲就有轧机，但记载是在1480年意大利人达芬奇设计出轧机草图，1553年法国人轧制出金和银板材，用以制造钱币，此后在西班牙、比利时等相继出现轧机。19世纪中叶第一台可逆式轧机在英国投产，并轧制出船用钢板

12、。1848年英国发明万能轧机，1853年美国开始使用三辊式型材轧机，1859年建造了第一台连轧机。现在的带钢连轧机除了采用自动控制外，还实现了电子计算机控制，从而大大提高了自动化水平，改善了产品质量，带钢厚度公差不超过0.5mm，宽度公差不超过0.51.0mm，并具有良好的板形。21 世纪轧钢技术进步将集中于生产工艺流程的连续化、紧凑化, 过程控制将实现轧材性能的高品质化、品种规格多样化与控制和管理的计算机化和信息化。轧制技术作为冶金工程技术中的重要组成部分, 近年来随着中国和国际钢铁工业技术的进步, 为了适应资源、能源和环境可持续发展的要求, 以与汽车、家电、建筑等行业对产品质量、性能和精度

13、需求的不断提高, 在相关理论和工艺技术方面不断取得新的进展。连铸坯热送热装轧制技术在热轧带钢生产中已经普遍采用, 日本、国的热轧带钢轧机铸坯热装比达到 60 % 以上, 最多可达 80 % , 热装温度达 600 度以上。目前我国平均热装率为 40 % , 先进生产线能够达到 75 % 以上, 平均热装温度为 500 度 600 度 ,最高可到 900 度。直接热装和直接轧制是当代热轧带钢轧制技术的发展方向, 可以进一步提高节能效果, 缩短生产周期, 使连铸机和热轧机更紧密地联系在一起。国外新建的热轧带钢轧机一般优先考虑热装炉和直接热装炉工艺的实现, 预留直接轧制工艺余地。为了提高能源的利用效

14、率, 减少二氧化碳的排放, 保护环境, 日本的板坯热装炉技术普遍采用蓄热加热技术。我国一些板坯加热炉也开始采用蓄热式加热炉。无头轧制和半无头轧制技术是近年来发展的新技术。无头轧制主要应用在热轧带钢和棒线材生产中, 半无头轧制主要用于薄板坯连铸连轧生产线。无头轧制技术可使板带全长的质量均匀稳定, 它由轧机追尾控制技术、头尾焊接技术、高精度成品轧制技术和高速通板卷取技术等组成。目前, 中国的薄板坯连铸连轧生产线在数量、产能与轧机装备水平方面都居世界前列开发薄规格板材并实现部分以热代冷是薄板坯连铸连轧生产线的主要目标之一。在薄规格轧制 ( 小于等于2 mm ) 、半无头轧制、冷轧原料用钢、细晶和微合

15、金化高强钢产品开发、以与针对薄板坯连铸连轧工艺特征的轧制与冷却过程、以与产品的组织性能控制等都取得了长足的进步。热带粗轧机组普遍采用了调宽与控宽技术, 例如西马克 - 德马格公司新开发的无镰刀弯轧制CF R 技术, 通过粗轧机前的强力侧导机构、增强的粗轧能力和液压压下以与自动化控制系统有效防止了中间坯强力轧制后镰刀弯的产生。全液压的立辊调宽控宽技术, 包括自动调宽的液压 A W C 和短行程 SS C 控制技术, 显著提高了中间坯和板坯头尾的宽度控制精度, 减少了头尾切损。机架本身, 也由过去的立式除鳞机, 发展为附着式立辊。板坯定宽压力机调宽是极为有效的调宽手段, 已经有 S M S , H

16、 I公司开发出来, 我国已经有一些轧机采用了定宽压力机, 一道次最大的侧压量可以达到 3 50 mm。为了解决热轧板的板厚、板形和板凸度控制问题, 板形控制技术如 HAGC 、 CVC 、 P C 、 W RS 等得到了很大的发展。西马克 - 德马格公司新建的热连轧机组均采用了液压压下厚度控制 ( HAGC )和连续可变凸度 CVC 技术, 日本三菱、日立热连轧机组除了采用 HAGC 厚度控制技术外, 还采用 P C 轧机 ( 交叉角 0 度 15度) 技术。在精轧机组的前部机架, 采用CVC 或 P C 轧机, 控制坯料的板凸度, 为后部机架的板形和板凸度控制提供需要的断面形状, 在精轧机组

17、的后部机架, 则主要采用 W RS 轧机, 通过轧辊的轴向往返移动, 分散热凸度和磨损, 实现自由程序轧制。为了提高活套系统的控制水平, 提高系统的响应性和控制精度, 近年开始采用液压活套技术。为了抑制热轧带钢精轧机组的轧机振动, 日本三菱在PC轧机开发的基础上, 提出了高压轧制振动抑制技术, 应用于热连轧生产线, 取得了良好的效果。国外轧钢机械发展的主要方向：1） 节能降耗，缩短工艺流程，提高生产效率2） 生产高度连续化与过程综合化3） 控制轧制和控制冷却4） 发展高质量与高附加值产品5） 生产过程自动化综合国外轧机的发展来看，轧钢机械向着大型、连续、高速和计算机控制方向发展。1.3设计的主

18、要容和方法此次毕业设计的题目是2150粗轧机主传动系统。此次设计容是根据参观鞍钢股份中热轧粗轧机所选的课题，我设计的主要容为2150粗轧机主传动系统。设计开始，我们先到了钢铁集团公司的热轧厂，在那里参观了1780和1700ASP两条国先进的生产线，对整个轧钢设备有个初步了解。热轧厂的工程师细心的讲解了轧机的机械设备。明确设计任务，熟悉技术资料，按时、独立完成各阶段的设计容，其中包括总体方案设计、电机的选择、主要零部件的设计与校核、环保或经济性分析等。2 总体方案设计2.1概述轧钢机主传动装置的作用是将电机的运动和力矩传递给轧辊。在很多轧钢机上，主传动装置由减速器、齿轮座和联轴节等部件组成。2.

19、2方案比较在可逆式轧钢机上，即使轧辊转速小于200250r/min时，也往往不采用减速机而采用低速电动机，因为这样的传动系统易于可逆运转。所以列出以下两种方案：方案一：如图2.1所示由两台电动机单独驱动两个轧辊。电动机1的运动和力矩是通过主联轴节2和连接轴4而接传给轧辊5，这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。图2.1两台电动机单独驱动两个轧辊方案二：如图2.2所示由一台电动机通过齿轮座驱动轧辊。电动机1的运动和力矩是通过主联轴节2、齿轮座3、连接轴4而传给轧辊5，这种型式的主传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用。图2.2一台电动机通过齿轮座驱动轧辊本次设计的2150粗轧机采用

20、第一种由两台电动机单独驱动两个轧辊的方案，无减速器和齿轮座，并通过万向接轴传递运动和扭矩。2.3方案分析在可逆式轧刚机上，轧辊经常启动、制动和反转，要求主传动系统要有较小的飞轮力矩。由于电动机飞轮力矩可近似的认为与其额定力矩的平方成正比，因此将轧钢机所需的电动机力矩由两台电动机供给，这样会使电动机飞轮力矩显著减小。而且在电动机功率较大的粗轧机、板坯轧机、钢板轧机上，往往不采用齿轮座，而用单独的电动机分别驱动每个轧辊，所以选择方案一。这种方案提高了传动效率，减轻设备重量。而一般只有在轧钢机结构限制而不能采用轧辊单独驱动的可逆式轧钢机或当轧辊转速较高、采用低速电动机的投资费用，与采用高速电动机带有

21、减速机的投资费用相差不大时，才会选择方案二。因为可逆式轧钢机的电动机工作较为繁重，要求调速围也较宽，并且要有较大的过载能力。而直流电动机具有启动、制动转矩大，易于快速启动与停车，容易调速，调速性能好，且易于控制，过载能力强等优点。所以2150粗轧机的电动机采用直流电机。因为对于轧辊调整量较大的粗轧机、厚板轧机等，连接轴倾角有时达到8°10°，所以2150粗轧机采用允许倾角较大的万向接轴。2.4组成部分的类型选择确定方案后，对传动系统中各组成部分进行类型选择分析。轧钢机主传动装置的作用是将电机的运动和力矩传递给轧辊。轧钢机主传动装置各组成部分作用如下（1）电动机 轧钢机主传动

22、的特点是传动系统功率大、过载能力强动态响应快、力矩脉动小。由于轧钢机对传动系统的要求较高,所以长期以来一直采用直流传动技术。但是,直流电动机的结构上存在换向问题,因此有不少众所周知的缺点与难以克服的难题。交流电动机能够克服直流电动机的缺点,其结构简单坚固、维护工作量小、效率高、动态性能好,单机容量可以突破直流电动机的功率、转速极限,具有许多直流电动机无法比拟的优点。（2） 连接轴 轧钢机中各部件的运动和力矩都是通过连接轴传递给轧辊的。轧钢机常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿式接轴等。确定连接轴类型时，主要根据轧辊调整量和连接轴允许倾角等因素。对于轧辊调整量较大的粗轧机来说，连接轴倾

23、角有时达到8°10°，一般采用万向接轴。（3）联轴器 联轴器包括电动机连轴器和主连轴器。目前应用最广泛的连轴器是齿轮连轴器。齿轮联轴器是用来传递扭矩的常用机械零件。分两部分组成，主动轴和从动轴。一般动力机大都借助其与工作机相连。3 轧辊参数的确定3.1设计参数轧制材料：Q235原料规格：230mm×2000mm×6000mm成品规格：21mm×2000mm×65714mm轧制速度: v=1.2m/s表3.1轧制参数道 轧前厚度 轧后厚度 压下量 变形程度 温度 次 (mm) (mm) h(mm) % T ()1234523018012

24、07540180120754021506045351921.733.337.546.6747.5117011701170117011703.2轧辊基本尺寸（1） 辊身长度钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辊辊身长度，因为轧辊辊身长度与其能够轧制的钢板最大宽度有关。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，辊身长度决定了所轧板带的最大宽度，其关系为 (3.1)式中 辊身长度；板带材的最大宽度；随带材宽度而异的余量，当200mm时，取=500mm；当200毫米时，取=100200mm。本次设计为2150轧机则有=2000mm a=150mm因此，钢板轧机是以轧辊辊身长

25、度标称的。所以此次设计的轧机辊身长度L=2150mm。（2） 轧辊直径对于四辊轧机，为减小轧制力，应尽量使工作辊直径小些。但工作辊最小直径受辊颈和轴头的扭转强度和轧件咬入条件的限制。由文献1，表3-3可知： L/D1 =1.53.5常用比值（1.72.8） L/D2=1.01.8常用比值（1.31.5） D2/D1=1.22.0常用比值（1.31.5）比值L/D2标志着辊系的抗弯刚度，其值越小，则刚度越高。一般说辊身长度较大者，选用较大比值。辊径比D2/D1的选择，主要取决于工艺条件。当轧件较厚（咬入角较大）时，由于要求较大工作辊直径，故选较小的D2/D1值；当轧件较薄时，则选用较大的D2/D

26、1值。因此，后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比小些。对于支撑辊传动的四辊轧机，一般选D2/D1=34。 D2=21501194D1=1433614根据轧辊强度与允许的咬入角（或压下量与工作辊直径之比h/Dg）来确定。即在保证轧辊强度的前提下，同时满足下列咬入条件： （3.2）式中 轧辊的工作直径；压下量；咬入角。由文献2，1-45 可知，四辊可逆轧机的最大咬入角，=1520；取=20最大压下量时：为安全取=1250mm取1650（3）辊颈直径和长度辊颈直径d和长度l与轧辊轴承型式与工作载荷有关。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

27、的选d=(0.50.55)D，l/d=0.831.0。得工作辊辊颈直径=625688mm,支承辊辊颈直径=825908mm。取=670mm、=900mm。工作辊辊颈长度=564680mm,支承辊辊颈长度=747900mm。取=670mm、=900mm。3.3轧辊材料的选择常用的轧辊材料有合金锻钢、合金铸钢和铸铁等。2150粗轧机轧辊受力较大且有冲击负荷，应有足够的强度，所以选用有较高强度的合金锻钢。在带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时要求辊面硬度要很高,而支承辊在工作中主要受弯曲应力，且直径也较大，所以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。由文献5，3-

28、64可知：工作辊选择的材料为：50CrNiMo支承辊选择的材料为：60CrMnMo4 电机容量选择4.1轧制力计算4.1.1变形阻力所轧轧件为Q235,由文献1，表2-1可知，Q235变形阻力公式系数各项参数如下表：表4.1Q235=3.665=-2.878=-0.122=0.186=1.402=0.379=151.2由文献1，2-34可知，= （3.7）式中 基准变形阻力；变形温度影响系数，=；变形速度影响系数，=；变形程度影响系数。=1.402。= （3.8）式中 真实平均变形程度；相对变形程度。= （3.9）式中 变形程度；相对变形程度将所得数据列入表3.3中表4.212345 ()21

29、.733.337.546.6747.7514.522.22531.131.70.1570.2510.2880.3730.381粘着理论： u= （3.10）滑动理论： (3.11)式中 轧辊的圆周线速度； ；轧制前、后轧件高度（厚度）；接触弧水平投影长度，未知下面求各段轧制时的和表4.312345（mm）176.78193.65167.71147.90108.97(mm)20515097.557.530.5下面求一下文献1，2-140知咬入角 （3.12）=16.26 根据式子3.7计算可得第一道次： T=采用粘着理论（外区影响是主要的）第二道次： 则 第三道次：则有第四道次： 则采用滑动理论

30、 根据1，2-8，1，2-9得 （ 3.14）第五道次： 则采用滑动理论 表4.4道次1234558.9770.0175.0680.7085.274.1.2平均单位压力和轧制力轧件对轧辊的总压力为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积的积= （3.15）接触面积的一般形式为 （3.16）式中 、轧制前、后轧件的宽度；接触弧长度的水平投影。由上面得出计算查1，图2-20可得由1，2-57b得出不 （3.17）第一道次：（外区影响是主要的）第二道次：由图1,2-23得=1.056第三道次：由图得=1.172第四道次：由图查得=1.402第五道次：由图查得=1.676表4.51234571.9585.

31、02101.17130.11164.2525.3332.9933.9938.5135.81最大轧制力为38.51，为第四道轧制时产生的。依据此道次进行力矩计算选择电机，4.1.3轧辊驱动力矩由工作辊带动支承辊的力矩与工作辊轴承中摩擦力矩三部分之和，即由1，2-124得 （3.18）轧制力矩由1，2-125得 （3.19） 式中 P-轧制力-轧制力力臂，其大小与轧制力的作用点与前后力大小有关轧制时前后力则 （3.20）而由1，2-139知 （3.21）第一道次：则第二道次：则第三道次：则第四道次：则第五道次：则表4.6道次12345轧制力矩（KN·m）2238.923193.43285

32、0.062849.741950.57最大轧制力矩出现在第二道次，因为工作辊带动支承辊的力矩和摩擦力矩相对较小，所以最大驱动力矩同样在第二道次，首先根据计算第二道次的驱动力矩，来选择电机。由于工作辊偏移距e的数值相对于工作辊与支撑辊直径来说很小，在计算传动力矩时，为了简化，可认为e=0，即工作辊不偏移，此时计算结果误差不超过1%。滚动摩擦力臂的距离m=0.10.3mm，取m=0.2mm。由文献1, 2-126可知工作辊带动支承辊的力矩:=Rc （4.6）式中:R-支反力,R=轧辊连心线与反力R的夹角=反力R对工作辊的力臂c=支承辊轴承处摩擦圆半径=轧辊轴承摩擦系数因为采用滚动轴承，取0.004=

33、1.8mm=0.14°=32.99MNc=1.73mm代入公式（4.6）中得=32.99×1.73=57.07由文献1, 2-128可知工作辊轴承中摩擦力矩： =F （4.7）式中F-工作辊轴承处的反力,F=Rsin=1.34mmF=32.99×sin0.14°=0.08MN代入公式（4.7）中得=0.08×1.34=0.11代入公式（4.4）中得最大驱动力矩=3193.43+57.07+0.11=3250.61。第一道次=1.8mm=0.14°=25.33MNc=1.73mm=25.33×1.73=43.82=1.34mm

34、F=25.33×sin0.14°=0.06MN=0.06×1.34=0.08=2238.92+43.82+0.08=2282.82第三道次=1.8mm=0.14°=33.99MNc=1.73mm=33.99×1.73=58.80=1.34mmF=33.99×sin0.14°=0.08MN=0.08×1.34=0.11=2850.06+58.8+0.11 =2908.97第四道次=1.8mm=0.14°=38.51MNc=1.73mm=38.51×1.73=66.62=1.34mmF=38.51&

35、#215;sin0.14°=0.09MN=0.09×1.34=0.12=2849.74+66.62+0.12=2916.48第五道次=1.8mm=0.14°=35.81MNc=1.73mm=35.81×1.73=61.95=1.34mmF=35.81×sin0.14°=0.09MN=0.09×1.34=0.12=1950.57+61.95+0.12=2012.64表4.7道次12345（KN·m）2282.823250.612908.972916.482012.644.2初算电机功率与静力矩传动效率=0.90所需电

36、机功率为：（4.8）式中-轧辊转速 = =18.33r/min代入公式（4.8）中得N=6932KW由文献2,160可知根据N选择电机IDQ5852-8DA0D-Z8000，功率8000KW，转速1565r/min。因为轧制电动机速度恒定，所以动力矩等于0，只计算静力矩。由文献1, 2-149可知 （4.9）式中-推算到电动机轴上的总静力矩。-各传动零件推算到主电动机轴上的附加摩擦力矩，因采用电机直接带动轧辊，所以i=1。由文献1, 2-156可知=361.18-空转力矩，一般取=0.05。-电机额定力矩=9550=9550×=4168.03=0.05×4168.03=20

37、8.40代入公式（4.9）中得第一道次=253.65第三道次=323.22第四道次=324.05第五道次=223.63图4.1电机静负荷图4.3电动机校核电机过载校核：电动机过载系数 K=因为是可逆运转电机，所以K=2.53.0，得KK即所选电机符合条件。电机发热校核：依据体积不变定律230×65714=180，得=83968mm230×65714=120，得=125952mm230×65714=75， 得=201523mm230×65714=40， 得=377856mm230×65714=21， 得=719725mm第一道次轧制时间 = =7

38、0s同理得第二道次=105s、=168s、=315s、=600s取轧制间隔时间=30s，画电机静负荷图，如图4.1所示。由文献1, 2-163可知电动机等值力矩 =2874.55=4168.03即电机符合条件5 校核轧辊稳定性和强度5.1轧辊稳定性校核由于四辊轧机工作辊与轴承间以与工作辊轴承座与支承辊轴承座的框架间存在着间隙，在轧制过程中，如无固定的侧向力约束，工作辊将处于不稳定状态。工作辊的这种自由状态会造成轧件厚度不均，轧辊轴承遭受冲击，工作辊和支承辊之间正常摩擦关系被破坏以与轧辊磨损加剧等不良后果。因此，保持工作辊对于支承辊的稳定位置，对于提高轧制精度和改善轧辊部件的工作条件十分重要。

39、保持工作辊稳定的方法是使工作辊中心相对支承辊中心连线有一个偏移距e。偏移距的大小应使工作辊轴承反力F在轧制过程中恒大于零且力的作用方向不变。可逆轧制时，工作辊向入口端或向出口端偏移，其效果一样。由文献1, 2-148可知 (5.1) 式中、分别为入口端和出口端的前后力，因为是无力轧制，所以=0。代入公式（5.1）中得=3.52mm只有当选择的偏移距而大于时，才能保证工作辊的稳定性。所以取e=5mm时满足e>，即工作辊可以稳定工作。5.2轧辊的强度校核四辊轧机强度计算特点：轧制时的弯曲力矩绝大部分由支承辊承担，对支承辊计算弯曲应力。工作辊可只考虑扭转力矩，即仅计算传动端的扭转应力。此外还需

40、计算支承辊和工作辊之间的接触应力。5.2.1扭转应力5.1工作辊扭矩图由文献3, 182可知传动端为扁头时，最大扭转应力为 （5.2）式中h、尺寸如图5.2所示=式中 轧辊辊头直径；轧辊辊颈。= 取=660mm= (0.90.95)900， 取=850mm式中 工作辊辊头直径；支承辊辊头直径。=500mm，取=500mm=700mm，取=700mm式中 工作辊辊头平台；支承辊辊头平台。图5.2端头尺寸代入公式（5.2）得=30.75MPa由文献4, 3-5可知工作辊材料为50CrNiMo，其=755MPa，在计算轧辊强度时未考虑疲劳因素，故轧辊的安全系数一般取n=5。因为其为塑性材料，可取=0

41、.6，所以=151MPa、=90.6MPa。得<，符合扭转强度要求。5.2.2弯曲应力支承辊材料为60CrMnMo，由文献4, 3-5可知其=930MPa、=186MPa由文献1, 3-4可知在轴颈的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力即 （5.3） （5.4）式中、为1-1和2-2断面的直径、为1-1和2-2断面至支反力P/2处的距离，均如图5.3所示。图5.3支承辊辊危险断面与弯矩图代入公式（5.3）、（5.4）中得MPaMPa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拉登于两个一下螺丝的中心距，而且把工作棍对支承辊的压力简化为均布载荷，则辊身中部3-3的弯曲应力为 （

42、5.5）代入公式（5.5）中得MPa所以符合弯曲强度要求。5.2.3接触应力由文献1, 3-11可知加在接触表面单位长度上的负荷 q= = =17.91MN/m由文献5, 2-2可知轧辊材料的弹性模数E=206GPa=0.00845m最大正应力：由文献1, 3-13可知在辊间接触区中，除了须校核最大正应力外，对于轧辊体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=0.304 =0.304×1350.14 =410.44MPa由文献1, 3-8可知粗轧机轧辊材料HS<3540，查得许用应力=1600MPa、许用应力=490MPa，所以、，符合接触强度要求。6

43、轧辊轴承与万向连接轴的选择计算6.1轴承选择与寿命计算轧辊轴承的主要类型是滚动轴承与滑动轴承。轧辊上使用的滚动轴承主要是双列球面滚子轴承，四列圆锥滚子轴承与多列圆柱滚子轴承。滚动轴承的刚性大，摩擦系数较小，但抗冲击性能差、外形尺寸加大。它们多用在各种半袋轧机和钢坯连轧机上。滚动轴承的特点决定了它在轧机上的使用方式。由于轧辊轴承要在径向尺寸受到限制的条件下承受很大的轧制力，所以在轧机上使用的滚动轴承多采用多列滚子轴承。这种轴承有较小的径向尺寸和良好的抗冲击性能。其中的四列圆锥滚子轴承被广泛采用在四辊轧机的工作辊，因为这种轴承即可承受径向力，有可承受轴向力，所以不需采用推力轴承。由文献6, 386

44、可知选用轴承型号3811/670，查得额定动负荷C=39900KN，e=0.32 P=(X+Y) (6.1)式中P为当量动负荷X、Y分别为径向系数和轴向系数，根据/之比值，由轴承样本查得、分别为轴承径向载荷和轴向载荷=19.26MN，一般板带轧机=0.02，即/=0.02<e=0.32，所以查得X=1、Y=0为负荷系数，根据实际工作情况热板材轧机=1.51.8，取=1.5为温度系数，轧辊轴承一般只能在100温度以下工作，所以=1代入公式（6.1）中得P=（1×19.26+0）×1.5×1=28.89MN由文献7, 13-5可知当量动负荷与轴承寿命之间的关系可

45、用下式表示： （6.2）式中为以小时计的轴承额定寿命为寿命系数，对于滚子轴承=代入公式（6.2）中得=符合寿命要求6.2万向连接轴的选择轧机常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿式接轴。带滚动轴承的十字轴式万向接轴近十几年越来越多地应用与轧钢机主传动中，例如带钢轧机、钢管轧机、钢球轧机等，并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势，因为他具备如下优点： 1）传动效率高：由于采用滚动轴承，所以摩擦损失小，传动效率可达到98.7%99%，可以降低电力消耗5%15%： 2）传递扭矩大：在一样回转直径的情况下，比滑块式万向接轴能传递更大的扭矩。3）传动平稳：由于传动轴承的间隙小，接轴的冲击和振动显著减少

46、，约为滑块式万向接轴的1/101/30，提高了产品质量； 4）润滑条件好：用润滑脂润滑，易密封，没有漏油现象，耗油量小，省去了润滑系统，改善了生产环境，节约了保养维修费用。 5）噪音低：使用滑块式万向接轴，空车运行时，噪音高达8090dB,轧制时高达60dB。而使用十字轴式万向接轴，噪音可降低到3040dB，改善了工作环境，有利于保障操作工人的身体健康； 6）使用寿命长：一次使用可达12年以上，可减少更换零部件的时间和费用；7）允许倾角大：可达10°15°，用于立辊轧机可降低车间高度，节省投资 8）适用于高速运转选用的十字轴式万向接轴的基本参数：回转直径1120mm、公称扭

47、矩3500、接轴许用工作倾角5°。十字轴连接螺栓材质为40Cr、轴承盒的材质为40Cr 、十字轴材质为42CrMo。6.3十字轴的校核联轴器的计算转矩 =1.3×3250.61=4225.79式中K为工作条件系数，对于可逆轧机，K=1.31.5，取K=1.3由文献8,4-26可知 （6.3）式中R-十字轴中心到轴径中部的距离 s-轴径中部至轴肩的距离 d、分别为轴径直径和径，均如图6.1所示。代入公式（6.3）中得MPa图6.1十字轴尺寸根据十字轴的材质42CrMo，查得屈服极限=930MPa，一般取安全系数n=3，=310MPa，所以，即所选的十字轴式万向接轴符合条件。7

48、润滑方式、环保性与经济分析7.1润滑方式的选择 热带钢轧机各设备经常在繁重的条件和恶劣的环境下工作，一台热带刚轧机往往有许多摩擦部件需要润滑，合理的选择润滑方式，对于减少零件的磨损、延长机器的使用寿命、保持轧制精度和效率具有十分重要的作用。常用的润滑方式有稀油润滑和干油润滑两种。现代轧机都采用自动化的干、稀油集中润滑系统，有专门布置在车间设备附近的地下室，集中将润滑油供给到各摩擦部件。稀油润滑一般用于下列情况：1） 除完成润滑任务外，还需带走摩擦表面间产生的热量。2） 须能够保证滑动平面间为液体摩擦者：液体摩擦轴承、高速移动的滑动平面之间、止推滑动轴承等。3） 能够用简易的手段向啮合传动机构本

49、身与其轴承同时提供一种润滑剂的情况。4） 除润滑外，还需要清洗摩擦表面并保持清洁状态者。5） 一样情况下，易于对轴承进行密封并能很好防止润滑油外溢者。干油润滑一般用于下列情况：1） 粘性很好，并能附着在摩擦平面上，不易流失与飞溅，多用于作往复转动与短工作制的重载荷低转速的滑动轴承上。2） 密封性好，且给油方便。3） 很适用于低转速的滚动轴承润滑，可长时间不用加油，维护方便。4） 防护性较好，能保护裸露的摩擦表面面授机械杂质与水等的污染。 总的说目前轧钢机械润滑有以下特点： 1）稀油润滑仍然是轧钢车间主要的润滑型式，稀油润滑能有效的减少摩擦，有良好的润滑效果，排散热量、冷却工作表面以与保护工作表

50、面不受腐蚀等作用。直到目前为止轧钢车间在所有齿轮啮合部位、减速机、人字齿轮机座以与大部分轧机的轴承都还是采用稀油循环润滑。 2）轧机稀油润滑系统的发展是趋于分散。大都是一台设备设立一套润滑系统，这样可使系统小型化，缩短管道，油库深度减小，便于施工，节省基建费用。 3）轧机的稀油润滑系统在设计过程中，主要考虑可靠性，并不追求紧凑、轻巧。因此选用油箱容量较大，为了防止系统发生紧急事故时停止供油，损坏机械设备，需在重要系统中设置压力箱。 4）由于齿轮泵结构简单、制造方便，因此轧钢车间普遍采用，轧机稀油润滑系统中流量小于1500-1700升/分的油泵主要采用齿轮泵、流量大于此值时采用螺杆泵。 5）因为

51、干油集中润滑系统中的双线式系统主要用于机器比较集中，润滑点多的地方，所以应用最广泛的是双线式系统。 6） 润滑设备要求油泵噪音较小，冷却器冷却效果好，过滤器寿命长，系统密封性好、漏油情况极少。从而提高了系统工作的可靠性，能获得好的润滑效果。2150粗轧机压下装置、接轴托瓦等均采用稀油润滑，接轴万向节、平衡缸摆轴与下轴平衡关节、上轴平衡关节等采用自动润滑。7.2环保性与经济分析7.2.1环保性我国钢铁行业能源消耗水平和污染物排放水平在整体上与国外先进水平还有较大的差距，有较大的节能减排潜力。为了适应低碳经济的要求，实现节能减排和可持续发展，我国的钢铁企业，近年来积极开发绿色化生产工艺，取得了明显成效。在降低吨钢能源消耗和工序能耗的同时，降低了万元产值能耗和万元工业增加值能耗，降低了污染物排放量。轧钢生产中的节能减排是钢铁生产流程中节能减排的重要