燕山大學(xué)軋機(jī)設(shè)計(jì)理論項(xiàng)目

1、軋機(jī)設(shè)計(jì)理論項(xiàng)目900冷帶鋼精軋機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 班級(jí)： 成員：指導(dǎo)老師：謝紅飆日期：目錄一、緒論.31、選題背景及目的.32、冷軋帶鋼生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位.43、冷軋帶鋼的發(fā)展.43.1、帶鋼冷連軋機(jī)發(fā)展.43.2、冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝.6二、機(jī)架的結(jié)構(gòu)尺寸確定及校核.8.1、工作輥與支承輥設(shè)計(jì).81.1、軋輥的參數(shù)計(jì)算.101.2、材料的選擇.111.3、強(qiáng)度校核.112、機(jī)架設(shè)計(jì).122.1、窗口寬度的確定.122.2、窗口高度的確定.132.3、斷面尺寸的確定.133、 機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算143.1、1-1截面計(jì)算 .153.2、2-2截面計(jì)算. 173.3、3-3截面計(jì)算. 17一、緒論 1、選

2、題背景及目的大學(xué)生活即將結(jié)束，為了檢驗(yàn)我們的所學(xué)是否能夠真正應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，使我們認(rèn)識(shí)到作為一個(gè)合格的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的基本素質(zhì)，老師為我們安排了這次軋機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)開(kāi)始，我們已經(jīng)到過(guò)鞍山鋼鐵集團(tuán)公司的冷軋廠，在那里我看到了四輥可逆軋機(jī)，并在師傅的帶領(lǐng)下參觀了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)線，對(duì)整個(gè)軋鋼設(shè)備有個(gè)初步了解。熱軋廠的師傅細(xì)心的講解了軋機(jī)的工作原理。軋機(jī)是現(xiàn)代鋼廠中最常見(jiàn)的一種冶金設(shè)備。因此,軋機(jī)設(shè)備的好壞對(duì)軋鋼廠的效益有很大的影響。我們的任務(wù)是通過(guò)所學(xué)的理論知識(shí)設(shè)計(jì)900冷帶鋼連軋機(jī)組的精軋機(jī)座。因?yàn)閷?shí)際條件有限，我們的設(shè)計(jì)只是經(jīng)過(guò)相關(guān)理論與經(jīng)驗(yàn)公式的推導(dǎo)來(lái)設(shè)計(jì)我們所選的冶金設(shè)備,經(jīng)過(guò)理論校核檢驗(yàn)是

3、否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、冷軋帶鋼生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位冷軋帶鋼生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。隨著汽車(chē)的制造、食品罐頭、容器包裝、精密儀器、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。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(mén)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，生活用具等，以及外貿(mào)出口對(duì)冷軋帶鋼急劇增加的需要，是重型機(jī)械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門(mén)面臨的一項(xiàng)重要而有十分緊迫的任務(wù)。3冷軋帶鋼的發(fā)展 3.1帶鋼冷連軋機(jī)發(fā)展世界第一套連

4、續(xù)式鋼板冷軋機(jī)于1924年在美國(guó)惠林鋼鐵公司投產(chǎn)。該軋機(jī)是四個(gè)機(jī)架，軋輥身長(zhǎng)812毫米，軋制速度為1.8米/秒，主傳動(dòng)電機(jī)為760千瓦。冷連軋機(jī)獲得廣泛應(yīng)用是在四十年代以后?，F(xiàn)代冷軋機(jī)上，廣泛的采用液壓彎輥裝置以調(diào)整輥型來(lái)改善板型。由于冷軋帶鋼厚度公差要求較高，為增加軋機(jī)壓下裝置的反映速度，采用全液壓壓下裝置、帶鋼厚度自動(dòng)控制裝置，以及采用快速自動(dòng)換輥機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)控制等。冷軋鋼板及帶鋼近年來(lái)得到較大發(fā)展。冷連軋機(jī)末架出口速度可達(dá)到2541.7m/s。為了提高產(chǎn)量，冷卷卷重已達(dá)到60t。一套冷連軋機(jī)產(chǎn)量可達(dá)到250萬(wàn)t。近十年冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)幾設(shè)備有了新發(fā)展：1）酸洗-冷軋聯(lián)合機(jī)組、2）

5、板形控制技術(shù)、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、4）帶鋼連鑄-冷軋工藝3.2 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝大型軋鋼車(chē)間生產(chǎn)鋼軌需要以下工序：表面清理加熱軋制鋸切緩冷矯直銑頭鉆孔淬火檢查冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)總的來(lái)看有以下三點(diǎn)：1、加工溫度低，鋼板在軋制過(guò)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。在冷軋生產(chǎn)過(guò)程中，每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱(chēng)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(chēng)在結(jié)晶退火或固溶處理）

6、。2、冷軋中采用工藝?yán)鋮s與潤(rùn)滑（1）工藝?yán)鋮s：在高速冷軋機(jī)上，金屬塑性變形產(chǎn)生大量的熱量，為保持軋輥所需輥型，軋輥表面需要冷卻。軋制速度越高，冷卻問(wèn)題顯得尤為重要。如何合理的強(qiáng)化冷卻過(guò)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。（2）冷軋過(guò)程中，由于劇烈的摩擦及變形功而產(chǎn)生很大的熱量，工藝潤(rùn)滑劑可以防止粘輥的發(fā)生。（3）工藝潤(rùn)滑對(duì)保護(hù)軋輥表面、改善帶鋼的表面質(zhì)量起著重要作用。一方面，在潤(rùn)滑劑的保護(hù)下，可防止軋輥表面氧化。另一方面，帶有潤(rùn)滑劑軋制對(duì)被軋帶鋼起到了“拋光”作用。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

7、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3：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(guò)程中跑偏（即保證正確對(duì)中軋制）。2)使所軋帶鋼保持平直（包括在軋制過(guò)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。二、機(jī)架的結(jié)構(gòu)尺寸確定及校核 1工作輥與支承輥設(shè)計(jì)900冷帶鋼精軋機(jī)的軋輥分為工作輥和支承輥，工作輥用來(lái)直接完成軋制過(guò)程，其直徑較小；大直徑的為支撐輥（見(jiàn)圖），其作用是改善工作輥的強(qiáng)度及剛度條件。每個(gè)軋輥都用輥身、輥頸及軋輥軸頭三部分組成。1.1軋輥的參數(shù)計(jì)算軋輥直徑的計(jì)算板帶軋機(jī)軋輥的主要

8、尺寸是輥身長(zhǎng)度L和直徑D。靜定板帶軋機(jī)軋輥尺寸時(shí)，應(yīng)先確定輥身長(zhǎng)度，然后再根據(jù)強(qiáng)度、剛度和有關(guān)工藝條件確定直徑。輥身長(zhǎng)度L就是炸雞的標(biāo)稱(chēng)尺寸900mm。查軋鋼機(jī)械P80表3-3各種四輥軋機(jī)的L/D1，L/D2及D1/D2,選取L/D1=2.5，D1/D2=2.7。計(jì)算得出D1=360mm，D2=972mm取1000mm重車(chē)率查軋鋼機(jī)械P80表3-4各種軋機(jī)的軋輥重車(chē)率，取工作輥5%，支承輥10%軋輥輥頸尺寸d和l的確定參照經(jīng)驗(yàn)公式d=(0.50.55)D取d1=0.5D1=180mm，d2=0.5D2=500mm參照經(jīng)驗(yàn)公式l/d=0.831.0取l1=0.9d=162mm，l2=0.9d=4

9、50mm軸頭樣式與尺寸萬(wàn)向軸頭多用于初軋機(jī)，故我們選擇梅花軸頭。查軋鋼機(jī)械P81表3-6軋輥梅花頭尺寸，選擇d1=160mm的梅花軸頭，其他尺寸如下D3=176，r1=33，l2=105，l3=1201.2材料的選擇常用的軋輥材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13314-1991，從合金鍛鋼冷軋軋輥用鋼中選擇9Cr2Mo作為軋輥材料。輥身硬度HS=9095，許用應(yīng)力。1.3強(qiáng)度校核支承輥彎曲校核在輥頸的1-1斷面和2-2斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足條件，經(jīng)計(jì)算得支承輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。認(rèn)為軸承反力距離等于兩個(gè)壓下螺絲的中心距，而且把工作輥對(duì)支承輥的壓力簡(jiǎn)化成均

10、布載荷，可由下式計(jì)算彎矩。由于有支承輥受彎曲力矩，僅計(jì)算傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力=2機(jī)架設(shè)計(jì)機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)尺寸包括：機(jī)架窗口高度（H）和寬度（B）以及機(jī)架立柱斷面尺寸（F=LB）。2.1、窗口寬度的確定由文獻(xiàn)1，5-152可知，B=（1.151.30） 式中 支承輥直徑，由第一章計(jì)算得，=1000mm。所以B=（1.151.30）1000=11501300mm取傳動(dòng)端 B=1200mm。為了便于更換軋輥，在閉式機(jī)架中，換輥側(cè)（非傳動(dòng)側(cè)）的窗口寬度比傳動(dòng)側(cè)的窗口寬度應(yīng)大10毫米。所以傳動(dòng)側(cè)窗口寬度=1210mm。2.2、窗口高度的確定由文獻(xiàn)可知 式中 工作輥直徑；支承輥直徑；窗口高度。mm取

11、=4000mm2.3、斷面尺寸的確定由文獻(xiàn)可知， 式中 斷面面積；支承輥輥徑的直徑。300000400000mm2在現(xiàn)代化的板帶軋機(jī)中，為了提高軋件的軋制精度，有加大立柱斷面的趨勢(shì)。其截面形狀接近正方形,在實(shí)際的生產(chǎn)中也是這樣用的，所選的斷面積可以大于理論的計(jì)算值，但不能小于理論值。因此，長(zhǎng)L=600mm；寬b=800mm；則=480000mm2。3、 機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算 3.1、1-1截面計(jì)算1-1截面是上橫梁中間截面，按此截面計(jì)算（1）.確定形心 矩形：600×800=450000矩形： 450×60=27000 600-30=570 mm矩形： 矩形： = =305.1 m

12、m左右兩邊對(duì)稱(chēng)，形心不變（2）.求1-1截面慣性矩 3.2、2-2截面計(jì)算 2-2截面慣性矩： 其中b=600mm 2-2截面簡(jiǎn)圖 h=800 mm 3.3、3-3截面計(jì)算 3-3截面慣性矩與2-2截面相同， 由于機(jī)架左、右對(duì)稱(chēng)，所以力矩可由半個(gè)機(jī)架的彈性變形位能求出，此時(shí)1-1截面的轉(zhuǎn)角等于零。 按卡氏定理得 對(duì)于機(jī)架橫梁y=x y= 式中 機(jī)架橫梁的中性線長(zhǎng)度，=2710mm； 機(jī)架立柱的中性線長(zhǎng)度，=8940mm； 機(jī)架上橫梁的慣性矩； 機(jī)架立柱的慣性矩； 機(jī)架下橫梁的慣性矩。 積分后得=機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)應(yīng)力： 式中 內(nèi)側(cè)應(yīng)力； 機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)的斷面系數(shù)。 =-1.26MPa 其中 機(jī)架區(qū)橫梁

13、外側(cè)應(yīng)力 式中 機(jī)架橫梁外側(cè)應(yīng)力； 機(jī)架橫梁外側(cè)的斷面系數(shù)。 = 機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)應(yīng)力： 式中 機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)應(yīng)力； R 軋制力； 機(jī)架立柱斷面積； 機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)的斷面系數(shù)。 = 其中 R=N 機(jī)架的外側(cè)應(yīng)力 式中 機(jī)架立柱外側(cè)應(yīng)力； R軋制力； 機(jī)架立柱斷面積； 機(jī)架立柱外側(cè)的斷面系數(shù)。 機(jī)架的材質(zhì)為：ZG35則強(qiáng)度極限 屈服極限 機(jī)架的變形計(jì)算： 機(jī)架的彈性變形是由橫梁的彎曲變形和立柱的拉伸變形組成的，由于橫梁的斷面尺寸較橫梁的長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)是較大的，在計(jì)算橫梁的彎曲變形時(shí)，應(yīng)考慮橫向切力的影響，即 式中 機(jī)架的彈性變形; 由彎矩產(chǎn)生的橫梁的彎曲變形； 由切力產(chǎn)生的橫梁的彎曲變形； 由拉力產(chǎn)生的立柱拉伸變形。根據(jù)卡氏定理，由彎矩產(chǎn)生的兩橫梁的彎曲變形為： 彎曲力矩極其導(dǎo)數(shù)可以由以下公式來(lái)表示： =x經(jīng)積分整理后，式為 =式中 E機(jī)架材料的彈性模量； 橫梁的慣性矩； 橫梁中性軸的長(zhǎng)度； R橫梁上的作用力，對(duì)于鋼板軋機(jī)，一般取R為軋制力的一半，即； 機(jī)架立柱中的力矩。 = = =0.005同理，由切力產(chǎn)生的兩個(gè)橫梁的彎曲變形為 剪力極其導(dǎo)數(shù)可用以下公式表示 = =1經(jīng)積分整理后，式為 式中 G機(jī)架材料的剪切彈性模量； 橫梁