热带钢连轧机组的精轧机座设计

燕山大学轧机设计及理论项目报告书项目名称：2050热带钢连轧机组的精轧机座设计 分组姓名 刘宁宁刘江帅0 刘传义 指导教师：谢红飙完成日期：2013年10月27日一、轧辊的设计及强度校核（一）轧辊的设计计算1、确定工作辊辊身直径和支承辊辊身直径。由轧机名称“2050热带钢连轧机”可知，该轧机辊身长度为2050mm。书中P80 表3-3可知精轧机座L/=2.42.8，L/=1.31.5，/=1.92.1。为732854mm，取=800mm，为13671577mm，取=1570mm，/=1.96,符合条件。2、确定工作辊辊颈尺寸、和支承辊、辊身直径。轴颈直径和长度与轧辊轴承形式及工作载荷有关。由于受轧辊轴承径向尺寸的限制，轴颈直径比轴身直径要小得多。因此轴颈与轴身过渡处，往往是轧辊强度最差的地方。只要条件允许，轴颈直径和轴颈与轴身的过度圆应选大些。设计此套连轧机座时，工作辊采用滚动轴承，支承辊采用油膜轴承。根据课本P81页可知采用滚动轴承近似的选取=（0.50.55）,/=0.831.0。=400440mm，取=430mm，=400mm；支承辊采用油膜轴承，查手册，近似的选取=（0.670.75）,/=0.831.0。=10521178mm，取=1170mm，=1000mm。辊颈向辊身过渡处，为了减小应力集中，要做成圆角，=（0.050.12），=4096mm，取=80mm，=87.5210mm，取=120mm。3、选择轴头并确定其尺寸采用带平台的轴头，如下图：其各部分尺寸有如下关系：=-10mm=790mm=-10mm=1560mm=3/4=592.5mm=3/4=1177.5mm3、 选择轧辊的材料 带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时以辊面硬度要求为主，多采用铸铁轧辊或在精轧机组前几架采用半钢轧辊以减缓辊面的糙化过程。而支承辊在工作中主要受弯曲，且直径较大，要着重考虑强度和轧辊淬透性，因此，多选用含Cr合金锻钢。查表得：工作辊的材料选择球墨铸铁QT400-15，HS=5868 支承辊的材料选择合金锻钠9Cr，HS=5065二）轧辊的强度校核热带钢连轧机组的支承辊颈与工作辊颈之比一般在1.52.9，所以支承辊的抗弯断面系数较工作辊大得多，即支承辊有很大的刚性。因此，轧制时的弯曲力绝大部分由支承辊承担。在计算支承辊时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。由于热带钢连轧机组一般是工作辊传动，因此，对支承辊只需计算滚身中部和轴颈断面的弯曲应力。支承辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见下图。在轴颈的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即满足强度要求满足强度要求支承辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见下图:其中 P=52000 KN 3-3断面的弯矩表达式 辊身中部3-3断面的弯曲应力为：满足要求工作辊与支承辊间的接触应力热带钢精轧机支承辊和工作辊之间承载时有很大的接触应力，应进行校核。假设辊间作用力沿轴向均匀分布，由弹性力学知，辊间接触问题可简化成一个平面应变问题。两个圆柱体在接触区内产生局部的弹性压扁，存在呈半椭圆形分布的压应力，半径方向产生的法向正应力在接触面中部最大。 最大应力： 为保证轧件不产生疲劳破坏,应使的值小于许用应力: ， 故满足要求。 注：对于合金锻钢许用应力Rb=140150MPa，取Rb=150MPa。加在接触表面单位长度的负荷 q=P/L=50 MN/23000 mm=21700000N/m =900mm =1750mm。 查表 得 泊松比= 0.3 弹性模数=173 0.3 206由书中表3-8查得支承辊表面硬度HS=85 的许用应力=2400MPa，=730MPa一、 机架的设计机架的主要结构参数包括窗口宽度、窗口高度和机架立柱的断面尺寸。1、窗口宽度的计算四辊轧机机架窗口宽度一般为支承辊直径的1.151.30倍。为换辊方便换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽510mm取B1=1.2D2=2100mm换辊侧机架宽度为B2= B1+10=2110mm2、机架窗口高度H对于四辊轧机，可取 =(2.63.5)(D1+D2)取 =3(D1+D2)=7950mm式中D1、D2工作辊、支承辊直径，mm。3、机架立柱的断面尺寸 机架立柱的断面尺寸是根据强度条件确定的。由于作用于轧辊辊颈和机架立柱上的力相同，而辊颈强度近似地与其直径平方()成正比，故机架立柱的断面积()与轧辊辊颈的直径平方()有关。在设计时，可根据比值(/)的经验数据确定机架立柱断面积，再进行机架强度验算。根据轧辊材料和轧钢机类型，比值(/)可按表3-1选取。 表3-1 机架立柱断面积轧辊辊颈直径平方的比值（）轧辊材料轧机类型比值（）备注铸铁0.60.8碳钢开坯机0.70.9其他轧机0.81.0铬钢四辊轧机1.21.6按支承辊辊颈直径计算取=1.6得F=*1.6=*1.6=2227840 机架立柱的断面形状:a、方形断面b、长方形断面、工字形断面d、T字形断面，选择方形断面。x*y=F得x=y=1493mm项目影响因素设计结果窗口高度轧辊直径，轴承座高度，轧机最大开口度和压下螺丝最小伸出量，安全或测压元件及液压缸的高度。闭式机架中，还要满足换辊时所要求的尺寸H=7950mm窗口宽度闭式机架：轧辊的最大直径B1=1.2Db=2100mmB2= B1+10=2110mm立柱截面积F机架的强度和刚度条件F=*1.6=2227840 x=y=1493mm4、 机架校核 以传动侧为例，采用闭式机架 I1与I2相等以上各值均小于最大许用值，故符合条件。