6 校核和辊型设计资料

6 校核和辊型设计

6.1 咬入条件的校核

由于压下量、轧辊直径、咬入角三者关系式如下。

?h?D(1?cos?)

s?1?所以， co??h D表6.1 咬入角

道次

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

?/°

13.87 15.74 15.74 13.87 11.72 9.07 7.40 5.23 3.31 2.34

热轧中厚板的最大咬入角在150~220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辊的强度和主电机的能力，在本次设计中，主要校核轧辊的强度和主电机的能力。

6.2 轧辊强度校核

最大轧制压力和最大轧制力矩一般取决于轧辊等零件的强度条件，在制定轧制压下规程时应进行强度校核。

四辊轧机辊系受力状况如图6.1所示：

图6.1 四辊轧机辊系受力图

在四辊轧机上，轧制过程中的弯矩主要由支承辊承担。同时，在四辊轧机中，一般均为工作辊驱动。所以，校核轧辊时，校核工作辊辊头处的扭转应力、支承辊辊身中央和辊颈的弯曲应力。另外，工作辊和支承辊之间还存在较大的接触应力，也需要校核。

在校核过程中，考虑到轧辊材质不均，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，在轧辊的静强度计算中，选轧辊的安全系数n?5 进行计算，许用应力[?]??bs。

表6.2 轧辊材料许用应力值

材料名称 合金锻钢 碳素锻钢 碳素铸钢 球墨铸铁 合金铸铁 铸铁

极限强度?b/MPa

许用应力[?]/MPa

700~1200 600~700 500~600 500~600 400~450 350~400

140~240 120~140 100~120 100~120 80~90 70~80

6.2.1 工作辊强度校核

工作辊选择球墨铸铁[?]?100~120MPa，[?]?0.6[?]?60~72MPa。 支承辊所施加均布力 71.06MPa 轧件所施加均布力 图6.2 工作辊扭矩图 L/ mm 工作辊只需校核辊头的扭转应力。在总共10道次中，第3道的力矩最大，

M3?8868.34KN?m，一个工作辊所受的扭矩为

工作辊的辊头形式为平台式，因此

Wn?(Mn?M38868.34??4434.17KN?m22

0.65h?0.045)d13 （6.1） d1

式中 h?(0.25?0.30)D1； D1?Dmin?(5~15)mm；

Dmi是轧辊重车后的最小辊身直径，取Dmin?1120mm。 n所以D1?1120?5?1115mm；

h?(0.25~0.30)D1?(0.25~0.30)?1115?278.75~334.5mm，

取h?330mm；

d1?(0.90~0.94)d?(0.90~0.94)?615?553.5~578.1mm， 取d1?575mm。 代入公式（6.1）得： Wn?(0.65h0.65?330?0.045)d13?(?0.04)5?0.5735?0.062m43 d1575Mn4434.17 ??71060.42KN?m3?71.06MPaWn0.0624 ?d?工作辊强度满足。

工作辊的扭矩图，如图6.2所示。 6.2.2 支承辊强度校核

支承辊材质选合金锻钢[?]?140~240MPa。

通过第五章的计算可得，在第1道轧制力最大，即P?51811.47KN。 1．支承辊辊身中央强度校核 支承辊辊身中央弯矩计算式如下： MDz?PaL(?) (6.2) 224由P?51811.47KN，a?5960mm，L?4300mm代入式(6.2)中得：

MDZ?PaL51811.475.964.3(?)?(?)?49350.425KN?m 224224其弯曲应力为

?Dz?MDz49350.4252??49656.423KN/m?49.66MPa?[?] 330.1Dz0.1?2.15校核通过。

2、支承辊辊劲强度校核

支承辊辊劲危险断面弯矩计算如下: Mdz?Pa?L? (6.3) 22将P?51811.47KN?m，a?5960mm，L?4300mm代入式(6.3)中得：

Mdz?51811.475.96?4.3??21501.76KN?m 22其弯曲应力为

?dz?Mdz21501.763??72008.96t/m?72.01MPa?[?] 330.1dZ0.1?1.44由此可见支承辊的强度满足要求。 支承辊弯矩图，如图6.3： σMPa P/2 P/2 均布力q

图6.3 支承辊弯矩图 L/mm 49.66MPa 6.2.3 工作辊与支承辊间的接触应力

四辊轧机工作辊和支承辊之间承载时有很大的接触应力，在轧辊设计及使用时应进行校核计算。因为两辊的材质不同，接触应力的计算公式为

?max?q(r1?r2) （6.4）

?2(K1?K2)r1r2P； L式中 q—加在接触表面单位长度上的负荷，q? r1、r2—相互接触的两个轧辊的半径，r1?0.56m，r2?1.075m；

1??11??2 K1、K2—与轧辊有关的系数，K1?，K2?；

?E2?E122?1、?2及E1、E2—两轧辊材料的泊松比和弹性模数。

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