四輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)之支承輥平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目 190500×450四輥冷軋機(jī)之三支撐輥平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械 專業(yè) 2班2011年6月15日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 姓名 下發(fā)日期2011-3-6題目四輥冷軋機(jī)之三專題支撐輥平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及要求1計(jì)算本設(shè)計(jì)道次（2.4mm 2.0mm）的軋制力，軋輥驅(qū)動(dòng)力矩，選擇電動(dòng)機(jī)。2. 支撐輥平衡力計(jì)算，液壓系統(tǒng)計(jì)算。3主要零部件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。4該系統(tǒng)裝配圖設(shè)計(jì)，軋輥鎖緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)。5撰寫說明書，繪制二維圖，圖紙分別為工作輥軸承座、支承輥軸承座、支承輥裝配圖、支承輥平衡裝

2、置、軋機(jī)組裝圖，共計(jì)2.5張A0圖紙。主要技術(shù)參數(shù)1軋制材料：2原料規(guī)格：3軋制規(guī)程：4軋制速度：進(jìn)度及完成日期3月14日3月16日：石橫特鋼參觀實(shí)習(xí)，寫實(shí)習(xí)報(bào)告及查閱相關(guān)資料。3月17日4月9日： 比較各種結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。4月10日4月19日：對(duì)整機(jī)及部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。4月20日5月24日：CAD制圖。5月25日6月3日： 編寫設(shè)計(jì)說明書。6月4日6月16日： 畢業(yè)答辯審查準(zhǔn)備。教學(xué)院長(zhǎng)簽字日 期教研室主任簽字日 期指導(dǎo)教師簽字日 期指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日指 定 論 文 評(píng) 閱 人 評(píng) 語 評(píng)閱人: 年 月 日答 辯 委 員 會(huì) 評(píng) 語評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)教師給定成績(jī)

3、(30%)評(píng)閱人給定成績(jī)(30%)答辯成績(jī)（40%）總 評(píng)答辯委員會(huì)主席簽字摘要近年來，隨著冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)冷軋帶鋼需求量的迅速增加，對(duì)軋機(jī)的性能提出了更高的要求，并且推動(dòng)了軋機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展。本設(shè)計(jì)為小型四輥冷軋機(jī)，軋機(jī)尺寸為。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：各個(gè)系統(tǒng)的方案選擇與方案論證，支撐輥、工作輥、液壓缸等零部件的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算，支撐輥、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方案檢驗(yàn)，繪制零件圖和裝配圖。主要設(shè)計(jì)為上支撐輥平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算的軋制道次為2.4mm 2.0mm?？紤]到產(chǎn)品的尺寸精度和質(zhì)量要求日趨嚴(yán)格等因素，采用了液壓平衡裝置。該設(shè)計(jì)在前人成果與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析、比

4、較、篩選、提取加工，同時(shí)注入自己的新思想與新方法，優(yōu)化整合設(shè)計(jì)。產(chǎn)品性價(jià)比較高，會(huì)很受歡迎與認(rèn)可。關(guān)鍵詞：冷軋，液壓平衡AbstractFor the past few years, with the development of the technology of the steel strip of cold rolling and the increasing demand for it in the society, as the result, it put forward higher capability of the rolling machine, meanwhile, it

5、 also promote the improvement and development of the rolling machine.The design is about the pint-sized four-roll cold rolling machine. The size is . The main content of the design contains: choosing the prospect of the sorts of the system of the machine and demonstrate the prospects, choosing and c

6、alculating of the important spare parts, testing the prospects, drawing the design papers and so on. The design of the balance system of the up-support roll are important parts. The rolling process is 2.4mm 2.0mm . Considering of facts that the demand of the size precision and quality of the product

7、 becoming more and more high, it adopts the hydraulic pressure balance device and locking device. On the foundation of the former peoples achievement, I collect correlative knowledge, analyzing, comparing, filtering, exacting the useful parts, furthmore, applying to some my own new methods, then arr

8、ive at the optimization design.Keywords: cold-rolling ，hydraulic pressure balance 目錄摘要IABSTRACTII目錄III第一章 總論11.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況11.2 冷軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理31.3 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝51.4 冷軋帶鋼的發(fā)展前景8第2章 設(shè)計(jì)方案論證112.1上軋輥平衡裝置的作用112.2 上軋輥平衡裝置的形式112.3上軋輥平衡裝置方案的確定14第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算193.1 主要參數(shù)的確定193.2 咬入條件的校核223.3平均單位壓力計(jì)算233.4軋制總壓力的計(jì)算293.5 軋制力矩的

9、計(jì)算303.6 主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及選電動(dòng)機(jī)32結(jié)論39參考文獻(xiàn)40致謝41附件142附件251第一章 總論1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況 冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。利用軋制方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)效率高、品種多、生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，它比鍛造、擠壓、拉拔等工藝得到了更廣泛地使用。目前，約有90%的鋼材都是經(jīng)過軋制成材的。有色金屬成材，主要也用軋制方法。為滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要，除軋制一般產(chǎn)品外，還生產(chǎn)建筑、造船、汽車、石油化工、礦山、國防用的專用鋼材。板帶材應(yīng)用范圍最廣，工業(yè)先進(jìn)國家鋼板產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的50%至60%。板帶

10、材按制造方法可分為熱軋板帶和冷軋板帶。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、房屋建設(shè)、機(jī)械制造和船舶工業(yè)的迅速發(fā)展以及家用電器和各種日常生活的需求量成倍增長(zhǎng)，對(duì)冷軋帶鋼的需求量也迅速增加。大力發(fā)展冷軋帶鋼的生產(chǎn)，提高冷軋帶鋼的質(zhì)量，是重型機(jī)械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門面臨的一項(xiàng)重要而有十分緊迫的任務(wù)。在軋制板材時(shí)，以鋼板厚度和用途之不同，對(duì)它們提出的技術(shù)要求雖然各不一樣，但基于其相似外型特點(diǎn)和使用條件，其技術(shù)要求仍有共同的方面，歸納起來就是“尺寸精確板型好，表面光潔性能高”。 冷軋帶鋼的生產(chǎn)歷史及發(fā)展方向冷軋帶鋼生產(chǎn)始于1660年，當(dāng)時(shí)是在二輥軋機(jī)上進(jìn)行的。但作為一個(gè)過程，板帶鋼冷軋的發(fā)展，只是在具有較

11、小中輥的勞特三輥軋機(jī)以后，才正真得到了推動(dòng)。自此以后，無論是國內(nèi)還是國外，冷軋都得到廣泛應(yīng)用，軋輥軸頸和軸承的改進(jìn)也促進(jìn)了冷軋機(jī)的應(yīng)用。二十年代，隨著二輥可逆軋機(jī)的出現(xiàn)，軋制效率大大提高。四輥可逆軋機(jī)出現(xiàn)于三十年代，六十年代末，隨著二次冷軋機(jī)和箔材軋機(jī)，平整軋機(jī)光整軋機(jī)的出現(xiàn)，使冷軋的可軋厚度大大減少，目前，最小可達(dá)0.001mm。近年來，冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，主要是增加鋼卷的重量，加快機(jī)組速度，提高產(chǎn)品厚度精度，改善板形，提高自動(dòng)化程度及改進(jìn)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，其典型有WRS軋機(jī)、HC軋機(jī)、VC軋機(jī)、CVC軋機(jī)、HVC軋機(jī)、FFC軋機(jī)，全數(shù)字控制高精度可逆式六輥冷軋機(jī)組，或全數(shù)字控制高精

12、度可逆式四輥冷軋機(jī)組等。在帶鋼冷軋機(jī)上，廣泛的采用液壓彎輥裝置或抽動(dòng)工作輥裝置來改善板形，由于冷軋帶鋼的厚度公差要求高，為增加軋機(jī)壓下裝置的響應(yīng)速度，在冷軋機(jī)上采用了全液壓裝置及厚度自動(dòng)控制裝置，對(duì)于高速，高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。冷軋鋼板及帶鋼今年來得到較大的發(fā)展。冷連軋機(jī)末架出口速度可達(dá)2541.7m/s。為了提高產(chǎn)量，冷卷卷重已達(dá)60t。一套冷連軋機(jī)年產(chǎn)量可達(dá)250萬t。在帶鋼冷連軋機(jī)上，廣泛地采用液壓彎輥裝置或抽動(dòng)工作輥裝置來改善板形。由于冷軋帶鋼厚度公差要求高，為增加軋機(jī)壓下裝置的響應(yīng)速度，在冷軋機(jī)上采用了全液壓壓下裝置及厚度自動(dòng)控制裝置。對(duì)于高速、高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī)，

13、實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。80年代建設(shè)的初軋機(jī)具有以下特點(diǎn)：1）萬能式板坯初軋機(jī)得到迅速發(fā)展，60年代后新建的初軋機(jī)60%是萬能式板坯軋機(jī)，這種軋機(jī)帶有立輥，可以減少軋件翻鋼道次，軋制時(shí)間比方坯-板坯初軋機(jī)減少39%。2）向重型化方向發(fā)展，軋制鋼錠重量達(dá)4570t，最高年產(chǎn)量達(dá)500600萬t。3）提高自動(dòng)化程度，從均熱爐到板坯精整均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。4）提高鋼坯質(zhì)量，改進(jìn)精整工序，采用大噸位板坯剪切機(jī)（剪切力可達(dá)40MN）及在線火焰清理機(jī)。應(yīng)該指出，自1979年開始，還出現(xiàn)了全連續(xù)冷連軋機(jī)這種軋機(jī)只需第一次引料穿帶后，就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制，后續(xù)帶的頭部通過焊接機(jī)與前一帶卷尾部焊在一起，軋成后用飛剪機(jī)分卷，

14、并有兩臺(tái)卷取機(jī)交替卷曲帶鋼。全連續(xù)冷軋軋機(jī)即使在換輥時(shí)，帶鋼依然停留在軋機(jī)內(nèi)，換輥后可立即進(jìn)行軋制。由于連續(xù)鑄鋼技術(shù)迅速發(fā)展，連鑄比將達(dá)到80%或更高。這樣，初軋機(jī)將不會(huì)有更大的發(fā)展，只能起到配合和補(bǔ)充連鑄生產(chǎn)的作用，許多初軋廠都面臨改造的任務(wù)。近10年冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備又有新的發(fā)展：1）酸洗冷軋聯(lián)合機(jī)組。這種機(jī)組改變了傳統(tǒng)冷軋生產(chǎn)將酸洗和軋鋼兩個(gè)工序分開的方式，而聯(lián)合為一個(gè)機(jī)組。這樣可提高酸洗、冷軋工序的成材率1%3%，提高機(jī)時(shí)產(chǎn)量30%50%，減少中間倉庫500010000，還有降低投資及生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。2）板形控制技術(shù)。冷連軋及普遍應(yīng)用了液壓彎輥技術(shù)，設(shè)置板形儀及靈敏的液壓系統(tǒng)，改善

15、工藝?yán)錆?rùn)技術(shù)，特別是研制出一批有效控制板形的新軋機(jī)，如HC軋機(jī)、UC軋機(jī)、CVC軋機(jī)等。3）連續(xù)退火、全氫罩式退火技術(shù)的應(yīng)用及多種涂鍍生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的生產(chǎn)線及新的設(shè)備，使軋鋼機(jī)械在這些領(lǐng)域得到發(fā)展。4）帶鋼連鑄連軋工藝。帶鋼連鑄機(jī)澆鑄出的鋼坯須經(jīng)熱軋或稍經(jīng)熱軋即可進(jìn)入冷軋機(jī)生產(chǎn)冷軋帶鋼。這一工藝將在今后經(jīng)進(jìn)一步完善和推廣。當(dāng)前，大力發(fā)展冷軋帶鋼的生產(chǎn)，逐漸提高冷軋帶鋼在軋鋼產(chǎn)品中的比重，迅速提高冷軋帶鋼的質(zhì)量，不斷增加冷軋帶鋼的產(chǎn)品，滿足各個(gè)工業(yè)部門的，特別是與人民生活密切相關(guān)的，輕紡織工業(yè)和日用電器，生活用品等，以及外貿(mào)出口對(duì)冷軋帶鋼急劇增加的需要，是機(jī)械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門

16、面臨的一項(xiàng)重要而又十分緊迫的任務(wù)。目前，可以認(rèn)為HC軋機(jī)是板帶軋機(jī)改造和新建的主選優(yōu)良機(jī)型，可提供具有優(yōu)良板形的高精度板帶滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω呔鹊囊?。HC軋機(jī)正逐步代替具有100多年歷史的普通四輥軋機(jī)。1.2 冷軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理 軋機(jī)的類型冷軋帶鋼機(jī)器按照軋輥的配列方案分為二輥式、四輥式、多輥式三種。按機(jī)架排列方案分為單機(jī)可逆（不可逆）式與連續(xù)多機(jī)軋制式兩種。目前靈活性大，適用中小型企業(yè)及科研教研學(xué)用。連軋機(jī)生產(chǎn)效率高，軋制速度快，但產(chǎn)品單一，變動(dòng)不大時(shí)，最能發(fā)揮其優(yōu)越性。其類型如圖1-1所示：圖1-1 軋輥類型圖 冷帶軋機(jī)各類的特點(diǎn)及工作原理由于軋輥的輥數(shù)不同，則各類軋機(jī)的特點(diǎn)也不

17、同：1） 二輥軋機(jī)：是冷帶軋機(jī)的原始軋機(jī)，功用為消除凹痕折痕及某些缺陷，平整薄板，已基本淘汰了。2） 普通的四輥軋機(jī)：是帶鋼冷軋機(jī)中最通用的機(jī)組，這種軋機(jī)采用閉口式機(jī)架，兩個(gè)牌坊有橫梁或其它軋機(jī)連接形成一個(gè)剛體，通常采用工作輥驅(qū)動(dòng)，但是近來趨向于支承輥驅(qū)動(dòng)。3） 六輥軋機(jī)：為使用直徑相同的小直徑工作輥并提供水平及垂直剛度。六輥式軋機(jī)得到了廣泛應(yīng)用通?？繌椈蓧毫ζ胶馍舷螺伣M件及消除壓下螺絲于軸承座間產(chǎn)生的松弛或松動(dòng)。工作輥靠另一側(cè)卷行彈簧撐開，壓下螺絲有電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)，工作輥軸承為抗磨式，而支承輥則采用油膜軸承。4） 偏八輥軋機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滿足防止工作輥水平彎曲增加剛度，通過調(diào)節(jié)個(gè)別支承輥改變

18、工作輥的凸度，工作輥支承系統(tǒng)剛度大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換輥方便，其工作輥直徑可自由選擇而軋制不同的品種。5） HC軋機(jī)：是高性能板形控制的簡(jiǎn)稱。能有效地板形和厚度，HC軋機(jī)是在四輥基礎(chǔ)上在支承輥之間加一可軸向竄動(dòng)的軋輥，軋制時(shí)按所軋件寬度可軸向調(diào)整，其主要特點(diǎn)如下：（1）具有較大的剛度，穩(wěn)定性。即可通過中間輥的移動(dòng)控制工作輥的凸度，使工作輥撓度不受軋制力的影響。（2）具有好的控制性。即在較小的彎輥力作用下能使鋼板橫向厚度差發(fā)生明顯變化。（3）可顯著提高帶鋼的平整度。減小板帶鋼的邊緣減薄，減少切邊損失。（4）壓下量由于不受板形的控制而顯著提高。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各種帶鋼的產(chǎn)量，質(zhì)量

19、要求不斷提高，而科技的發(fā)展又將出現(xiàn)新的更先進(jìn)，實(shí)用的冷軋帶鋼設(shè)備和工藝，使冷軋帶鋼生產(chǎn)得以迅速的發(fā)展。1.3 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝?yán)滠垘т摰纳a(chǎn)工藝總的來看有以下三點(diǎn)：1加工溫度低，鋼板在軋制過程中，將產(chǎn)生不同程度的加工硬化現(xiàn)象。它使變形抗力增加，塑性降低。這樣就使軋制力增大，易發(fā)生脆裂。因此必須有軟化退火，使軋件恢復(fù)塑性，降低變形抗力，以便對(duì)軋件經(jīng)行繼續(xù)軋制。同理，成品冷軋板材出廠前一般也需要一定的熱處理，目的是全面提高冷軋產(chǎn)品的綜合性能，使金屬軟化。在冷軋生產(chǎn)過程中，每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱為一個(gè)“軋程”，在一定的條件下，鋼質(zhì)愈硬，成品愈薄，所需之軋程愈多。軟化處理，又稱在結(jié)晶退火或

20、固溶處理。2冷軋中采用工藝?yán)鋮s與潤(rùn)滑：1）工藝?yán)鋮s：冷軋過程中變形熱與摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，故需要采用有效的人工冷卻。軋制速度越高，冷卻問題顯得尤為重要。如何合理的強(qiáng)化冷卻過程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機(jī)的重要的研究課題。實(shí)驗(yàn)研究與理論分析表明，冷軋板帶鋼的變形功有84%88%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽管埣c軋輥的溫度升高。因此我們必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┪呋蚩刂七@部分熱量，即便變形發(fā)熱率，單位時(shí)間發(fā)出的熱量q 。其表達(dá)式為：式中，系數(shù)= 0.840.88；小于1的修正系數(shù)；機(jī)械功的熱當(dāng)量；所軋材的寬度；該道次的絕對(duì)壓下量；軋制速度；軋制時(shí)的平均單位壓力。水是比較理想的冷卻劑，因其比熱大，吸熱率比較高且成

21、本低廉。油的冷卻能力比水差得多。水的比熱比油大一倍，熱傳導(dǎo)率為油的3.75倍，揮發(fā)潛熱大10倍以上。由于水具有如此優(yōu)越的吸熱的性能。固大多數(shù)生產(chǎn)軋機(jī)都傾向與水或以水為主的冷卻劑。只有某些特殊的軋機(jī)，由于工藝潤(rùn)滑與軋輥軸承共用一種潤(rùn)滑劑，才采用全部油冷，但為了保證冷卻效果，需給予足夠大油量。從實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大軋制的角度來看，我們所關(guān)心的是如何提高冷卻液的冷卻能力，即提高冷卻效果。有物理學(xué)可知一定質(zhì)量的液體在單位時(shí)間內(nèi)所吸收的熱量可表示為：式中，冷卻液的比熱；比重；單位時(shí)間所需冷卻液的體積；、冷卻液前后的溫度。由以上關(guān)系可知，在冷卻液種類和冷卻系統(tǒng)均一定的情況下，為增加q，只有增加流量m，但這往往受到原有

22、冷卻設(shè)施的限制，所以通常是改變冷卻液的種類和增加冷卻液的溫度來增加其吸熱能力。冷卻液簡(jiǎn)單地噴澆在軋輥和軋件上，與高壓冷卻液霧化，冷卻效果大大不同，實(shí)際資料表明，即使在采用有效的工藝?yán)鋮s的條件下，冷軋板卷在卸卷后的溫度優(yōu)勢(shì)仍達(dá)130度至150度，甚至還要高，由此可見在軋制變形區(qū)的料溫一定比這還要高，輥面溫度過高會(huì)引起工作輥淬火層硬度的下降，并有可能促使淬火層內(nèi)發(fā)生組織分解（殘余奧氏體的分解），使輥面出現(xiàn)附加的組織應(yīng)力。另外，從其對(duì)冷軋過程本身的影響來看，輥溫的反?，F(xiàn)象以及輥溫分布規(guī)律的反?；蛲蛔兙鶎?dǎo)致正常輥面條件的破壞，直接有害于板形與軋制精度。同時(shí)，輥面過高也會(huì)使冷軋工藝潤(rùn)滑劑失效（油膜破裂）

23、，使冷軋不能順利進(jìn)行。綜上所述，為了保證冷軋的正常生產(chǎn)，對(duì)軋輥和軋件必須應(yīng)采取有效的冷卻和控溫措施。2）工藝潤(rùn)滑冷軋采用工藝潤(rùn)滑的主要作用是減少金屬的變形抗力這不但有助于保證已有的設(shè)備能力條件下實(shí)現(xiàn)更大的壓力，而且還可使軋機(jī)能夠經(jīng)濟(jì)上可行的地生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤(rùn)滑也直接對(duì)冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的溫度起到了良好的影響，在軋制某些產(chǎn)品時(shí)采用的工藝潤(rùn)滑還可以防止金屬粘輥的作用。生產(chǎn)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)表明，采用天然油脂作為冷軋的工藝潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑效果上優(yōu)于礦物油，這是由于天然油脂與礦物油在分子的結(jié)構(gòu)上與特性上有質(zhì)的差別所致。冷軋潤(rùn)滑效果的優(yōu)劣誠然是衡量工藝潤(rùn)滑劑的重要指標(biāo)，但是一種真正有

24、經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值的工藝潤(rùn)滑劑還應(yīng)來源廣，成本低，便于保存。并且易于軋后的板面去除，不留任何影響質(zhì)量的殘?jiān)忍攸c(diǎn)。目前還只有為數(shù)不多的幾種工藝潤(rùn)滑劑能滿足上述要求。但是，冷軋過程中油的耗用量還是相當(dāng)大的?，F(xiàn)在，可以通過乳化劑的作用把少量油于大量水混合起來制成乳狀潤(rùn)液。可以較好的解決油的循環(huán)使用問題，在這種情況下水是作為冷卻劑與載油劑而起作用的。3）冷軋中采用張力軋制張力軋制是冷卻的一大特點(diǎn)。所謂“張力軋制”，就是軋件在軋輥中的輾軋變形是有一定的前張力與后張力作用下實(shí)現(xiàn)的。單位張力是作用在帶材斷面A上的平均張應(yīng)力：（）式中，T總張力；張力的主要作用有以下幾個(gè)方面：1）防止帶鋼在軋制過程中跑偏（即保證正

25、確對(duì)中軋制）；2）使所軋帶鋼保持平直（包括在軋制過程中的保持板形平直以及軋板型良好）；3）降低軋件的變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品；4）其適當(dāng)調(diào)整冷軋機(jī)主電機(jī)負(fù)荷的作用。防止軋件跑偏是冷軋操作中關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)軋制的一個(gè)重要問題。跑偏將破壞正常板型，引起操作事故甚至設(shè)備事故，若不很好加以控制，將不能保證冷軋的正常進(jìn)行。防止跑偏的方法有：（1） 采用凸行輥縫；（2） 采用導(dǎo)板夾逼；（3） 采用張力軋制。通過改變卷取機(jī)，開卷機(jī)及軋機(jī)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及各架壓下可以使軋制力，張力在較大的范圍內(nèi)變動(dòng)。借助準(zhǔn)確可靠的測(cè)試儀，并使之與自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)成閉環(huán)，可以按要求實(shí)現(xiàn)恒張力控制，配備這種張力閉環(huán)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代冷

26、軋機(jī)的起碼要求。生產(chǎn)中張力的選擇主要是平均單位，從理論上講，單位張力似乎應(yīng)當(dāng)盡量選的高一些，但是不應(yīng)超過帶鋼的屈服極限，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，一般軋機(jī)=（0.10.6）；而冷軋薄帶剛=（0.10.3）。1.4 冷軋帶鋼的發(fā)展前景現(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向是連續(xù)化自動(dòng)化專業(yè)化、產(chǎn)品質(zhì)量高、消耗低。 60年代以來軋機(jī)在設(shè)計(jì)研究和制造方面取得了很大的進(jìn)展，使帶材冷熱軋機(jī)厚板軋機(jī)高速線材軋機(jī)H型材軋機(jī)和連軋管機(jī)組等性能更加完善，并出現(xiàn)了軋制速度高達(dá)每秒鐘115米的線材軋機(jī)全連續(xù)式帶材冷軋機(jī)4050毫米寬厚板軋機(jī)和連續(xù)式H型鋼軋機(jī)等一系列先進(jìn)設(shè)備。軋機(jī)用的原料單重增大，液壓AGC板形控制電子計(jì)算器過程控制及測(cè)試手段越

27、來越完善，軋制品種不斷擴(kuò)大。一些適用于連續(xù)鑄軋控制軋制等新軋制方法，以及適應(yīng)新的產(chǎn)品質(zhì)量要求和提高經(jīng)濟(jì)效益的各種特殊結(jié)構(gòu)的軋機(jī)都在發(fā)展中。世界軋鋼工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步主要集中在生產(chǎn)工藝流程的縮短和簡(jiǎn)化上，最終形成軋材性能高品質(zhì)化、品種規(guī)格多樣化、控制管理計(jì)算機(jī)化等。展望未來，軋鋼工藝和技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)鑄軋一體化。利用軋輥進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，因其過程連續(xù)、高效、可控且便于計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用，在今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，以輥軋為特征的連續(xù)軋鋼技術(shù)仍將是鋼鐵工業(yè)鋼材成型的主流技術(shù)，但軋鋼前后工序的銜接技術(shù)必將有長(zhǎng)足的進(jìn)步。在20世紀(jì)，由于連鑄的發(fā)展，已經(jīng)逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術(shù)生產(chǎn)的薄帶

28、鋼直接進(jìn)行冷軋，又使連鑄與熱軋工序合二為一。鑄軋的一體化，將使軋制工藝流程更加緊湊。同時(shí)，低能耗、低成本的鑄軋一體化，也是棒、線、型材生產(chǎn)發(fā)展的方向。(2)軋制過程清潔化。在熱軋過程中，鋼的氧化不僅消耗鋼材與能源，同時(shí)也帶來環(huán)境的污染，并給深加工帶來困難。因此，低氧化燃燒技術(shù)和低成本氫的應(yīng)用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術(shù)。酸洗除鱗是冷軋生產(chǎn)中最大的污染源，新開發(fā)的無酸清潔型(AFC)除鱗技術(shù)，可使帶鋼表面全無氧化物、光滑，并具有金屬光澤。無氧化(或低氧化)和無酸除鱗(氧化鐵皮)這兩項(xiàng)被稱為綠色工藝的新技術(shù)，將使軋鋼過程清潔化。(3)軋制過程柔性化。板帶熱連軋生產(chǎn)中壓力調(diào)寬技術(shù)和板形控制技術(shù)的應(yīng)

29、用，實(shí)現(xiàn)了板寬的自由規(guī)程軋制。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋勰技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機(jī)也可實(shí)現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術(shù)使軋制過程柔性化。(4)高新技術(shù)的應(yīng)用。20世紀(jì)軋鋼技術(shù)取得重大進(jìn)步的主要特征是信息技術(shù)的應(yīng)用。板形自動(dòng)控制，自由規(guī)程軋制，高精度、多參數(shù)在線綜合測(cè)試等高新技術(shù)的應(yīng)用使軋鋼生產(chǎn)達(dá)到全新水平。軋機(jī)的控制已開始由計(jì)算機(jī)模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制，并隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化，使庫存率降低，資金周轉(zhuǎn)加快，最終降低成本。(5)鋼材的延伸加工。在軋鋼生產(chǎn)過程中，除應(yīng)不斷挖掘鋼材的性能潛力外，還要不斷擴(kuò)大多種鋼材的延伸加工產(chǎn)業(yè)，如開發(fā)自潤(rùn)滑鋼板用于

30、各種沖壓件生產(chǎn)，減少?zèng)_壓廠潤(rùn)滑油污染；開發(fā)建筑帶肋鋼筋焊網(wǎng)等，把鋼材材料生產(chǎn)、服務(wù)延伸到各個(gè)鋼材使用部門。隨著工業(yè)的發(fā)展和軋鋼技術(shù)的進(jìn)步，軋鋼工藝的裝備水平和自動(dòng)控制水平不斷提高，老式軋機(jī)也不斷被各種新型軋機(jī)所取代。按照我國走新型工業(yè)化道路的要求，軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上，在保證滿足環(huán)保要求的條件下，達(dá)到鋼材生產(chǎn)的高質(zhì)量和低成本。第2章 設(shè)計(jì)方案論證2.1上軋輥平衡裝置的作用為了消除在軋制過程中，因工作機(jī)座中有關(guān)零件間的配合間隙所造成的沖擊現(xiàn)象，以保證軋件的軋制精度，改善咬入條件，以防止工作輥與支撐輥之間發(fā)生打滑等現(xiàn)象，幾乎所有的軋機(jī)（疊軋薄板軋機(jī)除外）都設(shè)置上軋輥平衡裝置。由于

31、軋鋼機(jī)機(jī)座中各有關(guān)相互配合的零件（如壓下螺絲與螺母、軸承與輥徑等）存在著配合間隙，因此在軋鋼機(jī)空載的情況下，因各零件的自重作用，將會(huì)造成壓下螺絲與螺母螺紋間、壓下螺絲樞軸與止推墊塊間、工作輥與支撐輥表面間以及輥徑與軸承間均可能產(chǎn)生一定的間隙。而且這種間隙必然會(huì)在軋制過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊現(xiàn)象（軋制速度越高越嚴(yán)重），其結(jié)果使軋機(jī)壽命降低，輥縫發(fā)生變化對(duì)咬入不利。同時(shí)還會(huì)造成工作輥與支撐輥之間發(fā)生打滑等現(xiàn)象，從而引起軋件產(chǎn)生波浪，以及擦傷軋輥表面的現(xiàn)象，使板帶材的質(zhì)量大大降低。另外合理的選擇平衡力，還可以消除平衡系統(tǒng)中的滯后現(xiàn)象，以便提高板厚自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度。2.2 上軋輥平衡裝置的形式上軋輥

32、平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式。軋機(jī)的型式不同，對(duì)平衡裝置的要求也不一樣。（1）彈簧式平衡裝置彈簧式平衡裝置結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，多用在三輥型鋼軋機(jī)、線材軋機(jī)或其他簡(jiǎn)易軋機(jī)上。三輥型鋼軋機(jī)的上輥平衡裝置見圖2-1。圖2-1彈簧式平衡它由四個(gè)彈簧拉桿組成，彈簧1放在機(jī)架蓋上部，上輥的下瓦座7通過拉桿6吊掛在平衡裝置上。彈簧的平衡力應(yīng)是被平衡重量的1.21.4倍，可以通過拉桿上的螺母調(diào)節(jié)。當(dāng)上輥下降時(shí)，彈簧壓縮，上升時(shí)則放松，因此，彈簧的平衡力是變化的，彈簧愈長(zhǎng)，平衡力愈穩(wěn)定。彈簧平衡只適用于調(diào)整量不大于50100mm的軋機(jī)。它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是換輥時(shí)要人工拆裝彈簧，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。（2

33、）重錘式平衡裝置重錘式平衡裝置廣泛用在軋輥移動(dòng)量很大的初軋機(jī)上，它工作可靠、維修方便。其缺點(diǎn)是設(shè)備重量大，軋機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。平衡錘通常裝在工作機(jī)座的下面，平衡力由杠桿和支桿傳給上軋輥。如圖2-2為重錘平衡簡(jiǎn)圖。圖2-2重錘平衡簡(jiǎn)圖（3）液壓式平衡裝置液壓式平衡裝置是用液壓缸產(chǎn)生的推力來平衡上輥重量的。在液壓系統(tǒng)中裝設(shè)有蓄勢(shì)器，油泵只用來周期性地補(bǔ)充液體的漏損。與其他平衡方式比較，液壓平衡裝置結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，易于操作，工作靈敏度高，平衡效果好，能改變油缸壓力，而且可以使上輥不受壓下螺絲的約束而上下移動(dòng)。所有這些都有利于換輥操作。缺點(diǎn)是投資大，維修也較復(fù)雜。初軋機(jī)、板坯初軋機(jī)的平衡裝置需適

34、應(yīng)上軋輥的快速、大行程、頻繁移動(dòng)的特點(diǎn)，并且要求工作可靠、換輥和維修方便，在這種軋機(jī)上廣泛使用重錘式或液壓式平衡裝置。在三輥型鋼軋機(jī)上，上輥的移動(dòng)量很小，一次調(diào)好后，在軋制過程中一般不再調(diào)整，因此多采用彈簧平衡。四輥板帶軋機(jī)上軋輥平衡裝置有以下特點(diǎn)：（1）由于工作輥和支承輥之間靠摩擦傳動(dòng)以及工作輥和支承輥的換輥周期不同，故工作輥和支承輥應(yīng)分別平衡；（2）上輥移動(dòng)的行程較?。ㄗ畲笮谐淌前磽Q輥決定的），移動(dòng)的速度不高；（3）工作輥換輥頻繁，平衡裝置的設(shè)計(jì)需要使換輥方便；（4）在單張軋制的可逆四輥軋機(jī)上，工作輥平衡裝置應(yīng)滿足空載加、減速時(shí)工作輥和支承輥之間不打滑的要求。由于以上特點(diǎn)，四輥板帶軋機(jī)主要

35、采用液壓平衡，2.3上軋輥平衡裝置方案的確定四輥軋機(jī)的液壓平衡有八缸和五缸兩種形式。國產(chǎn)1700熱連軋精軋機(jī)座八缸平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-3。四個(gè)安裝在下工作輥軸承座的液壓缸3支撐著上工作輥的軸承座，用以平衡上工作輥組和上支撐輥本體的重量。這四個(gè)液壓缸還同時(shí)起著工作輥彎曲缸的作用，用來調(diào)整輥型。平衡缸除平衡支撐輥軸承座及壓下螺絲重量外，還平衡支撐輥重量。八缸式平衡裝置結(jié)構(gòu)比較緊湊，但缸的數(shù)目較多，而且在每套下工作輥和下支撐輥軸承座部件中都必須設(shè)置平衡缸，從而增加了軸承座加工的復(fù)雜性。此外，每次換輥都必須拆卸油管，換支撐輥時(shí)，為了將整個(gè)輥系抬起，還需在機(jī)座下部另外設(shè)置提升液壓缸。圖2-3 國產(chǎn)1

36、700熱連軋精軋機(jī)座八缸平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1700冷連軋機(jī)座的八缸式（由于工作需要實(shí)際上是20個(gè)液壓缸）平衡裝置如圖2-4圖2-4 1700冷連軋機(jī)座的八缸平衡裝置為適應(yīng)連軋機(jī)組快速換輥的需要，工作輥平衡缸4與支撐輥平衡缸3均設(shè)置在機(jī)架窗口上，換工作輥時(shí)不需要拆卸油管。上下支撐輥軸承座內(nèi)還裝設(shè)有工作輥負(fù)彎輥缸2，用以調(diào)整輥型。工作輥平衡缸4和下工作輥壓緊缸5同時(shí)也是工作輥正彎輥缸。五缸式平衡裝置的工作輥平衡方式和八缸式類似。只是支撐輥的平衡方式不同。圖2-5是國產(chǎn)1700熱連軋粗軋機(jī)座的支撐輥平衡簡(jiǎn)圖。五缸式平衡裝置的優(yōu)點(diǎn)是：（1）缸的數(shù)目少，簡(jiǎn)化了下支撐輥軸承座的加工；換支撐輥時(shí)不必拆卸油管；

37、（2）更換支撐輥時(shí)增大液壓缸工作壓力，可將整組支撐輥系提起，有利于換輥操作；（3）液壓缸放在機(jī)架頂上，工作條件較好。諸如以上原因及特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用五缸式平衡裝置。圖2-5 國產(chǎn)1700熱連軋粗軋機(jī)座的支撐輥平衡簡(jiǎn)圖第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 主要參數(shù)的確定以軋制道次2.42.0為例計(jì)算過程如下：（1）道次壓下量（2）道次平均壓下率 冷軋時(shí)由于存在加工硬化現(xiàn)象，在計(jì)算冷軋薄板平均單位壓力時(shí)，軋件材料變形阻力（對(duì)冷軋亦可成為屈服極限）需按考慮加工硬化后的選用。由于存在加工硬化的影響，各道次的變形阻力不僅與本道次的變形程度有關(guān)，而且還與前面各道次的總變形程度有關(guān)。對(duì)本道次來說，沿接觸弧也是變化的，出口

38、處比入口處要大，計(jì)算時(shí)一般把變形區(qū)作為圓弧（或拋物線）變化來計(jì)算平均總變形程度，并按此平均總變形程度來選取平均變形阻力。平均總變形程度用下式計(jì)算 【1】2-108式中 本道入口處的總變形程度（從退火狀態(tài)開始各道次變形程度的累計(jì)）,；本道出口處的總變形程度，；H退火狀態(tài)坯料原始厚度；、該道次軋制前與軋制后軋件厚度；系數(shù)，一般取=0.250.4；系數(shù)，一般取=0.750.6。通常取=0.4，=0.6；在選取、數(shù)值時(shí)，與的和必須等于1。， （3）金屬的變形阻力金屬的變形阻力是指單向應(yīng)力狀態(tài)下金屬材料產(chǎn)生塑性變形時(shí)所需的單位面積上的力。它的大小取決于金屬材料的化學(xué)成分和組織狀態(tài)、變形程度、變形速度、變

39、形溫度及加工歷史。金屬塑性變形阻力又稱真正應(yīng)力，一般用或表示。冷軋變形阻力可以用相應(yīng)公式計(jì)算 【1】2-39式中、與含碳量有關(guān)的系數(shù)，見表3-1表3-1 碳鋼的加工硬化系數(shù)含碳量(%)0.140.200.230.310.450.610.971.16n0.290.290.260.260.280.270.280.27(Mpa)9008108508901580182021402240材料的變形阻力（4）變形抗力k,冷軋時(shí)由于存在加工硬化現(xiàn)象，當(dāng)考慮加工硬化現(xiàn)象時(shí)采用公式、軋制前后軋件材料的變形阻力；計(jì)算、利用以上（2）、（3）的步驟計(jì)算：為2.4-2.0mm軋制后的變形阻力,即（5）張力的選取張力軋

40、制是冷軋帶鋼的特點(diǎn)，也可以減少軋制力防止帶鋼跑偏，由經(jīng)驗(yàn)可知對(duì)于低碳鋼和普通碳鋼材料張力可取小點(diǎn)，取。（6）軋件入口和出口斷面上作用的水平張應(yīng)力式中 、入口和出口斷面上的實(shí)際張應(yīng)力值。, 式中 、軋件入口和出口處斷面的面積。（7）摩擦系數(shù)的確定冷軋時(shí)由于出口和入口軋件的速度與軋輥的速度不同步，從而產(chǎn)生前滑和后滑現(xiàn)象。摩擦將阻礙金屬的力變形，摩擦系數(shù)對(duì)軋制力影響較大，并且是變化的。為計(jì)算方便初步取其為常數(shù)。由參考資料【1】中碳鋼時(shí)的摩擦系數(shù)如表3-2 取。表 3-2碳鋼時(shí)的摩擦系數(shù)潤(rùn)滑油摩擦系數(shù)無潤(rùn)滑劑0.09煤油潤(rùn)滑0.08乳化液0.053.2 咬入條件的校核進(jìn)行軋制時(shí)，要經(jīng)過自然咬入階段和繼

41、續(xù)咬入階段，為了完成正常連續(xù)的軋制過程，軋件與軋輥之間需要滿足一定的咬入角。在潤(rùn)滑條件下，軋輥的表面經(jīng)過很好的磨光時(shí)進(jìn)行冷軋帶鋼，冷軋薄帶鋼時(shí)允許咬入角為。圖3-1 開始咬入后作用于軋件上的力按照軋輥的咬入條件，軋輥的工作直徑應(yīng)滿足下式：式中的是最大咬入角，它和軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)有關(guān)。由公式所以滿足開始咬人階段的要求。3.3平均單位壓力計(jì)算（1）斯通公式計(jì)算在軋制薄板時(shí)，由于軋輥直徑相對(duì)薄板厚度來說很大，考慮到軋輥壓扁現(xiàn)象故斯通近似認(rèn)為冷軋軋制過程相當(dāng)于兩平行平板的壓縮過程。根據(jù)平板間的壓縮變形推導(dǎo)出平均單位壓力公式如下 【2】2-65式中 考慮軋輥彈性壓扁的接觸弧長(zhǎng)度；軋制前后軋件的平均

42、高度，。設(shè)，則公式【2】2-56可寫成 【2】2-65式中 考慮軋輥彈性壓扁接觸弧加長(zhǎng)對(duì)單位壓力的影響系數(shù)：,根據(jù)希奇可公式，式中 接觸弧的水平投影，其值近似??；軋輥彈性模數(shù)，對(duì)于鋼軋輥；泊松比，對(duì)于鋼軋輥；常數(shù)，對(duì)于鋼軋輥。將代入公式，經(jīng)過整理變換后 【2】2-66將公式2-65代入2-66經(jīng)過整理變換，得出： 【2】2-67令，,則根據(jù)此式以Y為右坐標(biāo)系、Z為左坐標(biāo)系、X為中間曲線坐標(biāo)，做成諾謨圖，如圖3-2所示。計(jì)算得：由Y、Z及諾模圖查得X=0.28，根據(jù)資料【2】中系數(shù)m與X的關(guān)系如表3-3，查得m=1.154。圖3-2 決定壓扁后接觸弧長(zhǎng)度諾謨圖表3-3系數(shù)m與X的關(guān)系所以，（2）

43、迭代計(jì)算在熱軋及冷軋薄板時(shí)由于單位壓力較高，因此軋輥產(chǎn)生局部彈性壓縮變形，它將使得接觸弧長(zhǎng)度有較顯著的增加，如圖3-3：圖3-3 軋輥彈性壓扁后接觸弧變化軋輥彈性壓扁對(duì)接觸弧長(zhǎng)度的影響，可根據(jù)兩個(gè)圓柱體彈性壓扁公式推得 【1】2-113為了簡(jiǎn)化計(jì)算，建議采用下式 【1】2-114式中 軋輥半徑；不考慮壓扁時(shí)接觸弧長(zhǎng)度；壓扁系數(shù)；在冷軋薄板時(shí)，壓扁系數(shù)為 . 【1】2-116式中 平均單位壓力咬入角，計(jì)算公式中還包含，因此，計(jì)算時(shí)還得和公式聯(lián)解。般采用迭代法，其具體步驟如下：選擇不考慮彈性壓扁計(jì)算公式計(jì)算；（1）將計(jì)算的代入公式求出；（2）再將代入計(jì)算公式，再求出；（3）又將代入公式求出。這樣反

44、復(fù)數(shù)次，使計(jì)算所得的或，如此才能達(dá)到要求。以道次2.42.0計(jì)算為例，計(jì)算步驟：代入公式 【1】2-116得將代入斯通公式得由X查表得，將代入式2-116得由得即為所求終值。3.4軋制總壓力的計(jì)算軋件對(duì)軋輥的總壓力P為軋制平均單位壓力與軋件和軋輥接觸面積F之乘積，即，式中 ，軋制前，后的軋制寬度，此過程中=200mm；接觸弧長(zhǎng)度的水平投影。上述在熱軋及冷軋薄板時(shí)由于單位壓力較高，因此軋輥產(chǎn)生局部彈性壓縮變形，它將使得接觸弧長(zhǎng)度有較顯著的增加。采用公式2-114及上述計(jì)算值得各軋制道次參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下表3-4 道次參數(shù)123453.12.752.42.01.82.752.42.01.81.40.

45、350.350.40.20.4011.322.635.541.911.322.635.541.954.86.7818.0830.3439.3449.644275516316757170.090.090.090.090.094915626807518002.9522.5752.21.91.65.775.776.164.366.160.0320.0410.0640.0430.12Y0.0260.0340.0480.060.075X0.200.230.280.250.401.1071.1241.1541.1361.230448.58522.05652.01703.26789446520655.470

46、37896.346.346.975.257.16P(KN)5746699137381130表3-4各軋制道次參數(shù)計(jì)算結(jié)果3.5 軋制力矩的計(jì)算現(xiàn)代化的連續(xù)軋機(jī)多是驅(qū)動(dòng)工作輥，隨著軋制速度的不斷提高，為了省去后面幾個(gè)機(jī)座傳動(dòng)系統(tǒng)的增速裝置，有時(shí)由采用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)支承輥的方案。此外，當(dāng)工作輥直徑很小時(shí)，軋輥輥頭承受不了軋制力矩，亦需驅(qū)動(dòng)支承輥。本次設(shè)計(jì)的是帶張力的四輥軋機(jī)，軋輥工作輥的輥徑相對(duì)較小，因此采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)支撐輥的驅(qū)動(dòng)方式。為了計(jì)算傳動(dòng)支承輥所需的力矩，首先分析工作輥上力的平衡，由于工作輥是不傳動(dòng)的，因而支承輥反力方向應(yīng)使工作輥上作用力所產(chǎn)生的力矩和為零，即力臂與驅(qū)動(dòng)方式無關(guān)，當(dāng)時(shí)，有

47、（1）采利柯夫認(rèn)為冷軋時(shí)，-0.45式中 取，則工作輥軸承處作用力F可以從工作輥在水平方向力的平衡求得，當(dāng)時(shí)，有 （2）工作輥與支承輥間反力R的大小，可以從工作輥在垂直方向的平衡式求得，于是當(dāng)時(shí)，。有受力圖可求得力臂c的大小為 （3）將（1）、（2）、（3）代入平衡公式得軋輥連心線與反力R的夾角，；軋輥軸承摩擦圓半徑，；軸承處摩擦系數(shù)，取0.004。支承輥摩擦圓半徑，。與摩擦系數(shù)及變形區(qū)特征系數(shù)有關(guān)系數(shù)，。傳動(dòng)一個(gè)工作輥力矩為：傳動(dòng)兩個(gè)支撐輥的總力矩為：3.6 主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及選電動(dòng)機(jī)（1）軋輥與電機(jī)的速比由于傳動(dòng)支承輥，兩支承輥間距較大，可選兩電機(jī)?？赡孳堉七x用直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為。工

48、作輥轉(zhuǎn)速：支承輥轉(zhuǎn)速：電機(jī)與軋輥的速比：（2）軋輥與電機(jī)間的效率主電機(jī)經(jīng)過人字齒輪座、減速器、萬向接軸傳動(dòng)到軋輥，各個(gè)部件的傳動(dòng)效率為：人字齒輪座傳動(dòng)效率為0.930.96，??；減速器的傳動(dòng)效率為0.930.96，??；萬向接軸的傳動(dòng)效率為0.960.98，??；主電動(dòng)機(jī)到軋輥間的傳動(dòng)效率。（3）軋機(jī)主電機(jī)力矩若選一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則 （4）軋機(jī)主電機(jī)功率查設(shè)計(jì)手冊(cè)選取電動(dòng)機(jī)，若選用一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則型號(hào)為：；額定功率為160KW；最高轉(zhuǎn)速2100；重量為880。36上支撐輥平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）上軋輥平衡力的確定在計(jì)算四輥軋機(jī)工作輥平衡油缸時(shí)，被平衡零件應(yīng)包括上工作輥輥系及上支撐輥本體；在計(jì)算支撐輥平衡缸時(shí)，

49、被平衡零件應(yīng)包括上支撐輥輥系、壓下螺絲、球面墊及平衡機(jī)件等（為考慮更換工作輥的操作，支撐輥平衡系統(tǒng)中仍包括上支撐輥本體的重量）。上支撐輥輥系： 上工作輥輥系： 上支撐滾平衡裝置： 壓下系統(tǒng)： 球面墊： 所以被平衡零件總重量： 采用液壓缸平衡時(shí)，油缸的工作壓力可按下式計(jì)算, 【1】4-12式中 被平衡零件總重量（重力），；平衡液壓缸的數(shù)量；液壓缸柱塞直徑，；過平衡系數(shù)，（考慮到液壓缸的摩擦阻力，宜取較大值）。為防止可逆式四輥軋機(jī)空載啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)時(shí)，工作輥與支撐輥之間打滑，工作輥平衡力應(yīng)該照工作輥與支撐輥接觸表面不打滑的條件來確定。即軋機(jī)空載加、減速時(shí)，主動(dòng)輥?zhàn)饔糜诒粍?dòng)輥表面的摩擦力矩應(yīng)大于被

50、動(dòng)輥的動(dòng)力矩。 【1】4-13式中 、工作輥、支撐輥的直徑，；支撐輥飛輪力矩，；工作輥角加速度，；工作輥與支撐輥間滑動(dòng)摩擦系數(shù)。當(dāng)支承輥主動(dòng)，工作輥被動(dòng)時(shí)，簡(jiǎn)圖為圖3-4中b圖3-4上工作輥平衡力計(jì)算簡(jiǎn)圖上工作輥與上支承輥的作用力Q應(yīng)滿足式子： 【1】4-15式中 工作輥飛輪力矩，； 工作輥角加速度，； 工作輥與支撐輥間滑動(dòng)摩擦系數(shù)。Q的值，應(yīng)滿足的條件（為上工作輥系重量，G為上工作輥平衡重量）。此時(shí)，平衡液壓缸油壓計(jì)算式子為： 【1】4-16式中 上工作輥系重量；上工作輥平衡重量。當(dāng)計(jì)算下工作輥對(duì)下支承輥壓力時(shí)，式4-16中的Q應(yīng)包括下工作輥及其軸承座的重量。該液壓缸設(shè)計(jì)為單缸，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)取

51、液壓缸工作壓力為。由圓整結(jié)果，取。所以平衡液壓缸的參數(shù)為：柱塞直徑： ；液壓缸壓力： ；最大行程： ； 圖3-5 支撐輥平衡裝置簡(jiǎn)圖結(jié)論本次設(shè)計(jì)的軋機(jī)是小型四輥冷軋機(jī)，設(shè)計(jì)要求為：軋輥尺寸為，軋制材料為，原料規(guī)格為，軋制規(guī)程為，軋制速度為。本設(shè)計(jì)雖為個(gè)例設(shè)計(jì)，但采用了軋機(jī)設(shè)計(jì)的基本原理與設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)型式為普通的四輥冷軋機(jī)，四輥軋機(jī)是帶鋼冷軋機(jī)中最通用的機(jī)組，這種軋機(jī)采用閉口式機(jī)架，兩個(gè)牌坊有橫梁或其它軋機(jī)連接形成一個(gè)剛體，通常采用工作輥驅(qū)動(dòng)方式，受工作輥尺寸影響可用支撐輥驅(qū)動(dòng)。該設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是四輥冷軋機(jī)的支撐輥平衡系統(tǒng)。經(jīng)過方案論證比較，最終確定采用液壓式平衡裝置。設(shè)計(jì)中采用液壓平衡裝置，與其

52、他平衡方式比較，液壓平衡裝置結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，易于操作，工作靈敏度高，平衡效果好，能改變油缸壓力，而且可以使上輥不受壓下螺絲的約束而上下移動(dòng)，所有這些都有利于換輥操作。在對(duì)其它系統(tǒng)進(jìn)行了分析及設(shè)計(jì)后，最終確定設(shè)計(jì)方案為：可逆工作制度，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作輥，壓下裝置為電動(dòng)壓下，上輥為單缸平衡，上輥采用液壓式平衡裝置。參考文獻(xiàn)1. 鄒家祥. 軋鋼機(jī)械（第三版），北京：冶金工業(yè)出版社，2000；2. 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一版）第一卷，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002；3. 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一版）第二卷，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002；4. 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一版）第四卷，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002；5. 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一版）第五卷，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002；6. 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)，北京：高等教育出版社，2007；7. 王蘭美. 機(jī)械制圖，北京：高等教育出版社，2005；8. 孫桓，陳作模，葛文杰. 機(jī)械原理（