轧钢机机架设计

现代机械装备设计 (上)王重阳1

第四章 轧钢机机架

内容：机架类型及结构、机架主要参数、机架强度计算、 闭式机架变形计算、机架材料与许用应力 掌握：机架特点、主要参数 机架强度计算、闭式机架变形计算

学时：1

第一节 机架类型及主要结构参数轧机机架是轧机工作机座中尺寸和重量最大部件，其重 量占整个工作机座的45~50%。轧件作用于轧辊的全部轧制 力和水平方向张力、惯性冲击及轧辊平衡装置中平衡力等最 终都为机架所承受。机架受力后所产生的变形直接影响轧件 尺寸精度，因此机架必须具有足够的强度和刚度，另外结构 便于拆卸和换辊。正确计算和设计机架是十分必要的，安全 系数n=10~15,机架是机座中最重要部件。

一、机架类型根据轧钢机形式和工作要求分为：闭式机架、开式机架、 焊接机架、组合机架

机架形式 a.闭式机架 b.开式机架 c.焊接机架 d.组合机架4

1、闭式机架：具有很高强度和刚度 主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机； 对于某些小型型钢和线材轧机，为获得较好轧件质量，也采用 闭式机架；另外多辊轧机、钢管轧机、矫直机等均采用闭式机 架。 换辊，沿轧辊轴线方向从机架中抽出或者装入，需要用专 用换辊设备进行换辊。 下面看实体结构：

操作侧 机架6

传动侧 机架7

机架 装配8

机架辊系 装配9

2、开式机架：有机架立柱和上盖两部分组成。 主要在横列式型钢轧机或者线材轧机上，轧辊从机架上方 吊出或者装入。

见书图5-2 几种常见开式机架结构(邹家祥)

螺栓连接 结构简单、但螺栓较长，变形 较大，机架刚度低，换辊拆卸 费时

立销连接 换辊比螺栓较方便， 其他特点一样11

套环连接 换辊较方便，刚 度有所改善

圆销连接 结构简单，圆销在冲击 力作用下容易变形，拆 卸困难，刚度较大12

斜楔连接 与上述各开式机架相比具有以下优点： 上盖弹跳小，由于连接件少，变形小 连接件结构简单，连接坚固 机架立柱横向变形小 换辊方便 具有较高刚度故称之为半闭式机架

综上所述：开式机架刚度低，影响机架刚度和换辊速度的主 要是上盖的连接方式13

3、机架的结构

增加

虽然机架的形式很多，但它们具有很多 共同特点，一般机架设计时要考虑以下 问题： 机架上方中部镗有装压下螺母的孔， 间隙配合 机架立柱中心线与轧辊轴承座中心线 重合，对于经常压下情况，立柱内侧装 有滑板 立柱外侧装有轴向固定装置 对现代化轧机，为换辊方便，弯辊缸 放在机架上，在机架内侧增加附加支座

凸台焊接 或者螺栓 固定

二、机架主要结构参数机架主要结构参数：窗口宽度B、高度H、立柱断面尺寸

机架结构15

1、机架窗口宽度B:根据轴承座尺寸确定 a 对于二辊轧机 闭式机架：B稍大于轧辊最大直径，便于换辊 开式机架：取决于轴承座的宽度，从上方吊走轧辊 b 对于四辊轧机：闭式机架 B传动侧=(1.15~1.3)D2(支撑辊直径) B操作侧=B传动侧+(5~10) 便于换辊 或者B=BZ+2S 式中 BZ——支撑辊轴承座宽度 S——窗口滑板厚度，一般S=20~40

2、窗口高度H 窗口高度取决于轧辊最大开口度、压下螺丝最小伸出端 长度、轧辊数目、辊身直径、轴承座径向尺寸以及换辊要求等。 H=H1+H2+H3+S1+S2 式中

H1——两个(或者四个)轧辊接触时上下轴承座之间 最大距离 H2——安全臼(或者球面垫)或测压元件的高度 H3——下轴承座垫板厚度 S1——轧机换辊时最大开口度 S2——机架窗口高度余量，一般S2=150~250

对于四辊轧机： H=(2.6~3.5)(D1+D2) 其中D1、D2分别为工作辊、支撑辊直径

3、机架立柱断面尺寸：立柱应具有足够强度和刚度 根据强度条件确定机架立柱断面尺寸。 由于作用在辊颈与立柱中的力相同，而辊颈强度近似与其 直径平方成正比，故机架立柱断面积与辊颈直径平方有关。 设计时，可根据F/d^2的经验数据确定机架立柱断面积， 再进行强度效验，见表4-1。机架立柱断面积与d^2关系 轧辊材料 铸铁 轧机类型 比值F/d^2 0.6~0.8 备注

普碳钢铬钢 合金钢轧辊

开坯机其他轧机 四辊轧机

0.7~0.90.8~1.0 1.2~1.6 1.0~1.2 按支撑辊辊颈计算18

机架立柱断面尺寸对机架刚度影响很大。板带轧机为提高 轧件轧制精度，有逐渐增大立柱断面的趋势。 四辊厚板轧机立柱断面尺寸增至9000~10000cm^2,刚度 700~800t/mm; 四辊热轧带钢轧机立柱断面尺寸增至7000~08000cm^2,刚 度625t/mm; 四辊冷轧带钢轧机立柱断面尺寸增至6000~7000cm^2,刚度 600t/mm; 立柱断面形状有以下几种形式：轧制中 心线

正方形

长方形

工字形 I最大安装 滑板方便

T形

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