《轧辊》教学课件

《轧辊》第一节 工作特点和分类轧辊的工作特点：承受很大的轧制压力和力矩，还有动载荷。在高温和温度变化大的条件下工作，轧辊在交变应力的作用下，易使轧辊产生龟裂和裂纹。在轧制过程中被磨损，影响轧件的质量和轧辊的使用寿命。轧辊的分类：平辊：轧板带（有辊型）型辊：轧型钢（有孔型）特殊轧辊：轧钢管、车轮等（桶形，菌形）900450900板带轧机的平辊棒线材轧机的型辊型辊上配置的孔型形状二辊斜轧穿孔机轧辊形状桶形辊第二节轧辊的结构和参数结构：辊身、辊颈、辊头辊身：与轧件直接接触并产生塑性变形的部分，D、L辊颈：轧辊的支撑部分，固定位置，将轧制力经压下装置传递到机架上，d,

l辊头: 传递轧辊扭矩的部分，

d3，l3

…形状：……参数：辊身直径D ：🕔咬入条件（热轧）②

轧辊的热平衡: 轧辊直径使轧辊的工作温度≯100℃.③轧辊的最小可轧厚度(冷轧)④轧辊的强度和刚度

hDmin

1

cos

min0.28EhDmax

(K

P

)辊身长度L：

L/D比例。

L/D小，刚度大，不易弯曲。（查表，经验数值）辊颈直径d：

d/D有比例，0.5-0.8(滚动轴承取下限)辊颈长度l:

d/l≈1各种轧机L/D的比值LDldl3d3初轧机2.2～27型钢轧机粗轧机座2.2～3精轧机座1.5～2四辊板带工作辊2.5～4支撑辊1.3～2.5各类轧机的最大允许咬入角轧制情况咬入角，α带润滑的光冷轧辊3～4粗糙辊面冷轧5～8热轧钢板15～22热轧型钢22～24各类轧辊的重车率轧辊重车率，%初轧机10～12型钢轧机8～10中厚板轧机5～7薄板轧机和冷轧机3～6每次重车0.5-5,重磨0.5-0.01。例：首秦：每次重车+重磨量1mm，重磨100mm报废。辊身长度L的确定:对于型钢轧机:

考虑轧辊强度和孔型个数对于板带轧机:

L=B+aa=100,当b=400~1200a=200~400,b＞1200例如:首秦4300轧机:b=4100，a=200。轧辊材料及辊面硬度3、硬质合金:WC2、铁普通铸铁球墨铸铁合金铸铁半冷硬铸铁:HS＞50冷硬铸铁:HS

＞60无限冷硬铸铁:HS

＞651、钢锻钢一、常用的轧辊材料铸钢

合金铸钢合金锻钢热轧辊-合金结构钢：55Mn2,55Cr,60CrMnMo冷轧辊-合金工具钢:9Cr,9CrV,9Cr2W,9Cr2Mo二、轧辊材料的选择1、初轧机和型钢：以强度为主，用合金铸钢和锻钢；在型钢轧机第二架，可用球墨铸铁，后几个机架和成品机架，可以用冷硬铸铁。2、热轧板带轧机：工作辊；粗轧机座采用钢，精轧可用铸铁。支撑辊：合金锻钢。3、冷轧板带轧机：工作辊、支撑辊全部考虑辊面硬度和强度，都用合金工具钢，或用WC辊套。不可用铸铁，因为E仅为钢的1/2，最小可轧厚度与E成反比。第四节轧辊的强度计算步骤:对受力及几何形状进行简化进行辊系的受力分析找出可能的危险断面，画出力矩图对危险断面的弯曲力矩进行计算，计算弯曲应力求出许用应力作出安全或是否符合强度要求的判断原则：辊身:计算（校核）弯曲强度辊颈:计算（校核）弯扭组合辊头:计算（校核）扭转应力包括一.二辊型钢轧机强度的计算二.二辊板带轧机强度的计算三.四辊板带轧机强度的计算工作辊传动支承辊传动工作辊校核支承辊校核一.

二辊型钢轧机强度的计算X

1aM

MAXM

R

x

a

l

P

x

R1

lb

M

MAX

MMAXW

0.1D3

b

b

(

600

~

900MPa)n

5

强度校核合格强度不够辊身强度校核PlaR1R2cx辊颈强度校核Md

R1

•cddW

0.1d

3

Md

Md

强度校核合格强度不够MnWn

0.2d

3

Mn

22d

3

2d2d

0.375

0.625

4钢轧辊,第四强度理论:铸铁轧辊,第二强度理论:辊头强度校核Wn

b3

Mn

Mnbatmaxa/b1.01.52.02.53.0η0.2080.3460.4930.6450.801

辊头强度合格DdLcM

waP

/

2P

/

2b弯矩表达式4

8DM

P(

a

b

)二.

二辊板带轧机强度的计算DM

P

a

bq

b2

2

2

4P

b

q三.四辊板带轧机强度的计算(一)支承辊

(1)工作辊传动情况2W

0.1D

3

MMAX

MMAX

b

b

n

5

LP/2c

P/2D2dq=P/LaM

max

P(

a

L

)4

8辊身中部最大弯矩辊身中部弯曲应力:则强度足够

则强度不够(2)支承辊传动情况LP/2c

P/2D2dq=P/LaMn与二辊轧机轧辊校核相同辊身:校核弯曲强度辊颈:校核弯+扭组合强度辊头:校核扭转强度工作辊强度计算工作辊传动时,工作辊强度支承辊传动时,工作辊强度四辊轧机工作辊受力及力矩图工作辊传动LcaDd1q=P/LMwMTMnd3PTPTb辊身中部垂直弯矩Mw

max

P

(l

b)8辊身中部水平弯矩MT

max

T

a

b

(

)2

4

8辊身中部合成弯矩WmaxT

maxM

2

M

M

21W

0.1D

3M

M

作用在一个工作辊上的扭矩14ZMn

1

M

1

T

D2“_”前张力大于后张力

“+”后张力大于前张力4

TPT

辊颈处的弯曲应力和扭转应力MWT

T

C4dM

MW

0.1d

3

WT

WT

dW

0.2d

3

Mn

Mn

22dd

3

支承辊传动时,工作辊受力情况pxxp

’MnLcaDd1q=P/LMwMPx/2Px/2b接触强度地计算接触应力过大时,会使辊面金属产生剥落.xzyσzσxσymax21

2 1

2q(r1

r2

)

(K

K

)r

rmax1

2rrqE(r1

r2

)

0.41821E1

E21

1

2K1

,

K2

2

q-接触表面单位长度上的负荷r1,r2−轧辊半径

max

0.304

max

τmax=0.304σmax0.5σmaxσmaxσzσxσy0.78b习题:如生产1750mm的热轧板,已知在2500mm二辊热轧机上进行轧制,最大轧制力为1000t,轧辊直径为960mm,辊颈直径为580mm,辊颈长度为580mm,梅花辊头外径d1为520mm,辊头长360mm,作用在一个辊头上的扭转力矩为64t.m,采用轧辊材质为球墨铸铁,其抗拉强度为400-600

MPa,请校核轧辊各部分强度.如图所示为630三辊型钢轧机的中辊各部分尺寸(已考虑了重车量),轧辊材料为钢轧辊(抗拉强度取为700MPa).轧制60×60方坯时,第一、第二道采用共轭孔型,其它交叉轧制,共轧七道,各道轧制力的值见表,第二、第四、第六道可以同时过钢,试计算轧辊强度.(扭转力矩为21.9tm,中间辊环宽皆为98mm)道次1234567轧制力,t230200190170121112683604434435084985626202222902142161481508822214698P2

P4P698543直径mm辊身长mm辊颈直径mm辊颈长mm最大轧制力kN扭矩，kNm工作辊560167634050024000100支撑辊1396167684596024000某冷轧厂连轧机组中四辊轧机轧辊的参数如下：工作辊传动，轧件宽度为1400

mm，入口厚度为2.8

mm，出口厚为2.3

mm，前后机架的张力差为120

k

N，一个工作辊的传动扭矩为100

kNm，轧辊材质为合金锻钢，极限强度为

900MPa，试对工作辊的辊身强度进行校核。（要求画出工作辊受力图及弯矩图）计算作业题第🖂节 轧辊的挠度确定挠度的目的和意义：确定辊型凸度并磨床上加工出辊型，可以实现在线辊形控制,从而保证轧出厚度均匀的钢板。三个重要的挠度值（1）辊身中央的总弯曲挠度f

(AA1

)（2）辊身中央和钢板边缘的挠度差f’

(CC1)（3）辊身中央和辊身边缘的挠度差f’’(BB1

)。

3.产生挠度的原因（1）弯矩M（2）剪切力P4.求解挠度的方法只有将挠度差转换成挠度,才可以应用卡氏定理求解.转换的方法:将简支梁转换成悬臂梁.(支点发生变化)1211XXMdxfQdx

M

Xf

U

1

U

2

R

EI

R

QX

R

GF

R卡氏定理—系统中切应力作用时的变形能R—求解挠度差（与中间部位的）点的作用力U2—系统中弯曲力作用时的变形能U1M

X

,

QX—在任意截面上的弯矩、切力

E，G—弹性模量和剪切模量

I，F—断面惯性矩和断面面积R—计算轧辊中间总挠度量时，R为轴承支反力，为P/2。计算中间部位与某点的挠度差,R指在那点作用的力.计算方法：(1)将坐标原点移至欲求挠度差处(2)在欲求挠度差处加一个想象的力R（在欲求挠度差处作用的外力）(3)写出外力引起的力矩表达式(4)写出假想力引起的弯矩方程

(5)写出各段的被积分函数表达式

M

X

x22

a

b

12M

X

P1

x

qx

Rx

210122f

'P18.8ED4b

a

b

1

1

EIP

x

qx2

xdx1

(12ab2

7b3

)

RR

022PP

D

4f

8a3

4ab2

b3

64c3

d

18ED4

1

a

b

2c

D

1

G

D2

d

辊身中央的总弯曲挠度

f(AA1)5.三个挠度差的计算公式：钢板边缘的挠度差f’(CC1)P18ED4Pb2G

D2f

12ab