hc軋機(jī)主體設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

1、<p>　　2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　課題名稱 HC軋機(jī)主體設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 </p><p>　　專業(yè)方向 機(jī)械制造工藝及設(shè)備 </p><p>　

2、　班 級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師

3、 </p><p>　　教研室 現(xiàn)代制造技術(shù) </p><p>　　機(jī)械與自動化工程學(xué)院</p><p>　　2010年 5 月 26 日</p><p><b>　　HC軋機(jī)主體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：軋鋼設(shè)備主

4、要指完成由原料到成品整個(gè)軋鋼工藝過程中所使用的機(jī)械設(shè)備。冷軋是生產(chǎn)冷軋板帶鋼材的主要成品工序，其生產(chǎn)的冷軋板帶屬于高附加值的鋼材品種，是汽車、建筑、家電、食品等行業(yè)所必需的原材料。</p><p>　　本次課題中涉及的HC軋機(jī)主體設(shè)計(jì)，是對HC軋機(jī)的各個(gè)部分經(jīng)過綜合性的考量、各種方案比較后而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。目的是設(shè)計(jì)出可以改善板型的冷軋機(jī)。在本文中，首先介紹了軋鋼及軋機(jī)的基本概念，接著分析了課題的目的及完成的目標(biāo)，最

5、后詳細(xì)介紹了1450單架可逆式冷軋機(jī)的軋制力的計(jì)算過程、軋輥調(diào)整裝置的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算、壓下螺絲螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算和軋機(jī)機(jī)架的強(qiáng)度和變形計(jì)算等等。</p><p>　　關(guān)鍵字： 冷軋機(jī)；軋制力；軋輥調(diào)整裝置；軋機(jī)機(jī)架。</p><p>　　The Main Part Design of HC Rolling Mill</p><p>　　Abstract: Rolling

6、 equipment mainly refers to the completion of the raw materials to finished the whole rolling process used in machinery and equipment. The purpose of this process is to get required shape and specification of the steel.

7、The cold-rolling is the major process of producing cold-rolled strip steels which are high value-added products and the necessary raw materials for automotive, construction, home appliances, food and some other industrie

8、s. </p><p>　　The main part design of Hitachi High Crown Control mill covered in this paper is devised though a comprehensive consideration and a comparison of various options. The purpose of this topic is to

9、 design a kind of cold rolling mill which can improve the shape of the cold-rolled strip steels. The paper, at first, introduced the basic concept of steel rolling and steel rolling mill. Then it analyzed the purpose and

10、 objective of the topic. Finally, in detail, it introduced the calculation process of </p><p>　　Key Words: cold rolling mill; rolling force; roller adjustment device; the rack</p><p><b>　　

11、目錄</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 軋鋼的概念及其特點(diǎn)…………………………………………………………1</p><p>　　1.2 軋制技術(shù)的分類及其特點(diǎn)……………………………………………………1</p><p>　　1.3 軋鋼機(jī)械的概念…………………………

12、……………………………………1</p><p>　　1.4軋鋼機(jī)的分類…………………………………………………………………1</p><p>　　1.5 HC軋機(jī)簡介…………………………………………………………………4</p><p>　　1.5.1 HC軋機(jī)的結(jié)構(gòu)原理………………………………………………………2</p><p>　　1.5.2

13、 HC軋機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)………………………………………………………3</p><p>　　1.6 軋鋼機(jī)及軋鋼技術(shù)發(fā)展概況…………………………………………………3</p><p>　　1.6.1 國外的發(fā)展情況…………………………………………………………3</p><p>　　1.6.2 我國的發(fā)展情況…………………………………………………………3</p>

14、<p><b>　　2 課題介紹</b></p><p>　　2.1 選題背景………………………………………………………………………4</p><p>　　2.2 課題研究的意義………………………………………………………………4</p><p>　　2.3課題涉及的內(nèi)容………………………………………………………………5</p&

15、gt;<p>　　2.4課題的關(guān)鍵和難點(diǎn)……………………………………………………………5</p><p><b>　　3軋制壓力</b></p><p>　　3.1 軋制原理基本知識……………………………………………………………5</p><p>　　3.1.1彈性變形與塑性變形……………………………………………………5</

16、p><p>　　3.1.2應(yīng)力狀態(tài)……………………………………………………………………………6</p><p>　　3.1.3體積不變條件與最小阻力定律…………………………………………………7</p><p>　　3.2 軋制時(shí)接觸弧上平均單位壓力……………………………………………8</p><p>　　3.2.1 平均單位壓力一般表達(dá)式…………

17、……………………………………8</p><p>　　3.2.2 冷軋帶鋼軋機(jī)平均單位壓力計(jì)算公式…………………………………9</p><p>　　3.2.3 M.D 斯通（Stone）方法………………………………………………12</p><p>　　3.2.4 平均軋制壓力的計(jì)算步驟及結(jié)果………………………………………16</p><p>

18、<b>　　4 軋輥的調(diào)整裝置</b></p><p>　　4.1 軋輥調(diào)整裝置的類型………………………………………………………20</p><p>　　4.2電動壓下裝置…………………………………………………………………20</p><p>　　4.2.1 快速電動壓下裝置……………………………………………………20</p>&

19、lt;p>　　4.2.2 板帶軋機(jī)壓下裝置……………………………………………………21</p><p>　　4.3 壓下螺絲及螺母設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………23</p><p>　　4.3.1 壓下螺絲………………………………………………………………23</p><p>　　4.3.2 壓下螺絲的自動旋松問題…………………………………………

20、…24</p><p>　　4.3.3 壓下螺絲設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………26</p><p>　　4.3.4 壓下螺母………………………………………………………………28</p><p>　　4.3.5 壓下螺母設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………30</p><p>　　4.3.6 壓下螺絲的傳動力矩及壓

21、下電機(jī)功率計(jì)算…………………………32</p><p><b>　　5 軋鋼機(jī)機(jī)架</b></p><p>　　5.1 機(jī)架的類型…………………………………………………………………35</p><p>　　5.1.1 閉式機(jī)架………………………………………………………………35</p><p>　　5.1.2 開式機(jī)架…

22、……………………………………………………………38</p><p>　　5.2 機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)………………………………………………………39</p><p>　　5.3 軋機(jī)機(jī)架斷面形狀選擇……………………………………………………40</p><p>　　5.4 軋機(jī)機(jī)架材料的許用應(yīng)力…………………………………………………41</p><p&

23、gt;　　5.5 軋機(jī)機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………42</p><p>　　5.6 軋機(jī)機(jī)架的變形計(jì)算………………………………………………………49</p><p>　　5.7 軋機(jī)機(jī)架的傾翻力矩計(jì)算…………………………………………………52</p><p>　　5.7.1 傳動系統(tǒng)加于機(jī)架上的傾翻力矩……………………………………52&l

24、t;/p><p>　　5.7.2 水平力引起的傾翻力矩………………………………………………53</p><p>　　5.7.3 支座反力及地腳螺栓的強(qiáng)度計(jì)算……………………………………54</p><p>　　6 設(shè)計(jì)參數(shù)匯總………………………………………………………………………………56</p><p>　　7 小結(jié)……………………………………

25、……………………………………………………57</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………………58</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………59</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 軋

26、鋼的概念及其特點(diǎn)</p><p>　　軋鋼是指將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是用軋機(jī)對鋼錠或鋼坯進(jìn)行壓力加工，以獲得需要的形狀規(guī)格和性能的鋼材過程。</p><p>　　用軋制方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)率、高品種多、生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化等優(yōu)點(diǎn)。因此，它比鍛造、擠壓、拉拔等工藝得到更廣發(fā)的應(yīng)用。目前，約有90%的鋼材都是經(jīng)過軋制成材的。</p><p>

27、;　　1.2 軋制技術(shù)的分類及其特點(diǎn)</p><p>　　在再結(jié)晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結(jié)晶溫度以下的軋制稱為冷軋。</p><p>　　用熱軋的方法軋制鋼材可以破壞鋼錠的鑄造組織，細(xì)化鋼材的晶粒，并消除顯微組織的缺陷，從而使鋼材組織密實(shí)，力學(xué)性能得到改善。熱軋的不均勻冷卻會造成軋制后的鋼材留有殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力會對鋼材的變形、穩(wěn)定性、抗疲勞性等方面產(chǎn)生不利的作用。此外熱軋的鋼材產(chǎn)品

28、，對于厚度和邊寬這不好控制。</p><p>　　冷軋是以熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)行冷連軋，其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強(qiáng)度、硬度上升，韌塑指標(biāo)下降，沖壓性能將惡化，因此冷軋只能用于簡單變形的零件。但冷軋的鋼材產(chǎn)品表面質(zhì)量好，粗糙度低，并可根據(jù)需要賦予板帶材各種特殊的表面；冷軋還可獲得熱軋不能生產(chǎn)的極薄帶材；冷軋鋼材尺寸精、厚度均勻、板型平直，性能好，有較高的強(qiáng)度和良好的深沖

29、性能等；冷軋還可實(shí)現(xiàn)高速連軋，因此有很高的生產(chǎn)率。</p><p>　　冷軋是生產(chǎn)冷軋板帶鋼材的主要成品工序，其生產(chǎn)的冷軋板帶屬于高附加值的鋼材品種，是汽車、建筑、家電、食品等行業(yè)所必需的原材料。</p><p>　　1.3 軋鋼機(jī)械的概念</p><p>　　軋鋼機(jī)械或軋鋼設(shè)備主要指完成由原料到成品的整個(gè)軋鋼工藝過程中使用的接卸設(shè)備，一般包括軋鋼機(jī)及一系列輔助設(shè)備

30、組成的若干個(gè)機(jī)組。通常把使軋件產(chǎn)生塑性變形的機(jī)器稱為軋鋼機(jī)。</p><p>　　1.4 軋鋼機(jī)的分類</p><p>　　軋鋼機(jī)按用途可分為開坯軋機(jī)、型鋼軋機(jī)、版帶軋機(jī)、鋼管軋機(jī)和特殊軋機(jī)。</p><p>　　按軋輥在機(jī)座中的布置形式不同，軋鋼機(jī)可分為具有水平軋輥的軋機(jī)、具有立式軋輥的軋機(jī)、具有水平軋輥和立式軋輥的軋機(jī)、具有傾斜布置軋輥的軋機(jī)以及其他軋機(jī)五大類。

31、</p><p>　　按軋鋼機(jī)的布置形式分類，可分為單機(jī)架式、多機(jī)架順列式、橫列式、連續(xù)式、半連續(xù)式、串列往復(fù)式、布棋式等。軋鋼機(jī)的布置形式是依據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品及軋機(jī)工藝要求來確定的，機(jī)座排列的順序和數(shù)量的多少，構(gòu)成了不通車間布局的特點(diǎn)。</p><p>　　1.5 HC軋機(jī)簡介</p><p>　　1.5.1 HC軋機(jī)的結(jié)構(gòu)原理</p><p>

32、　　通過閱覽的冷軋機(jī)多方面的文獻(xiàn),了解了UCM軋機(jī)的輥系布置形式與單機(jī)架可逆式冷軋機(jī)的整體結(jié)構(gòu)所具有的先進(jìn)性被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。</p><p>　　HC軋機(jī)是在四輥軋機(jī)的上、下工作輥與上、下支承輥之間各增加一個(gè)中間輥，共有六個(gè)軋輥， 所以也稱為六輥軋機(jī)，兩個(gè)中間輥同時(shí)可沿軋輥軸向相反方向移動，移動的結(jié)果達(dá)到如下效果：(1)有害接觸區(qū)被消除，故減少了工作輥的撓度，(2)減少了壓力分布的不均勻性；(3)可選用較小的

33、工作輥直徑。</p><p>　　另外， HC軋機(jī)使液壓彎輥裝置能更有效地發(fā)揮控制板形的作用，提高了板帶材的橫向厚度精度與板形平直度，避免了四輥軋機(jī)板形控制的局限性，這是板帶軋機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)進(jìn)步。（工作原理見圖1.1）</p><p>　　圖1.１?。龋密垯C(jī)工作原理簡圖</p><p>　　1.5.2 HC軋機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　H

34、C軋機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)HC軋機(jī)具有良好的板形控制能力， 利用調(diào)整彎輥力及中間輥的軸向位移量， 可獲得最佳板形高質(zhì)量帶材；(2)帶材邊部減薄量少， 收得率提高，由于HC軋機(jī)中間輥的軸向移動， 從而可采用直徑比較小的工作輥，使帶材邊部減薄量降低；(3)工作輥可不帶原始凸度， 減少了磨輥、換輥次數(shù)及備用輥的數(shù)量；(4 )節(jié)約能源：HC軋機(jī)比四輥軋機(jī)能耗降低10％～20％，提高產(chǎn)量和質(zhì)量；(5)HC軋機(jī)可增大道次壓下量從而減少軋制遭次， 減少

35、連軋機(jī)機(jī)架數(shù)量。</p><p>　　1.6 軋鋼機(jī)及軋鋼技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　1.6.1 國外的發(fā)展情況</p><p>　?。?）工藝流程緊湊化、高效化</p><p>　　軋鋼的連續(xù)化生產(chǎn)和控軋控冷技術(shù)是20世紀(jì)鋼鐵工業(yè)標(biāo)志性的技術(shù)進(jìn)步。它和氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼、精煉、連鑄并列為推動鋼鐵工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的三大技術(shù)，為緊湊式生產(chǎn)工藝流程奠

36、定了基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）高新技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　德國非常重視鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，制定了包括下列內(nèi)容的相關(guān)計(jì)劃：開發(fā)新鋼種，生產(chǎn)滿足用戶要求的新性能材料；開發(fā)新的制造設(shè)備，板形自動控制，自由規(guī)程軋制，高精度、多參數(shù)在線綜合測試等，提高勞動生產(chǎn)率和成材率及連續(xù)化、自動化水平；開發(fā)新工藝，簡化或縮短生產(chǎn)流程；回收利用副產(chǎn)品，如爐渣、泥漿、粉塵；保護(hù)環(huán)境，保護(hù)空氣、水和

37、土壤；節(jié)能，控制CO2排放量；廢鋼循環(huán)使用。</p><p>　　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。</p><p>　　1.6.2 我國的發(fā)展情況</p><p>　?。?）我國板帶冷軋機(jī)使用現(xiàn)狀</p><p>　　我國擁有現(xiàn)代化四輥及

38、六輥冷軋機(jī)108臺，生產(chǎn)能力2100kt/a，二輥冷軋機(jī)約300臺，生產(chǎn)能力450kt/a，總計(jì)冷軋板帶生產(chǎn)能力2550kt/a;截至2005年底，引進(jìn)軋機(jī)的生產(chǎn)能力為1000kt/a，中國四輥軋機(jī)的生產(chǎn)能力為2120kt/a，二輥軋機(jī)的生產(chǎn)能力為380kt/a，總計(jì)冷軋板帶生產(chǎn)能力3500kt/a。有自制的輥寬≥800mm的四輥鋁板帶冷軋機(jī)約150臺，其中1400mm級的達(dá)65臺，占總數(shù)的43%;2006年全國投產(chǎn)的冷軋機(jī)26臺，形成

39、板帶生產(chǎn)能力725kt/a，是投產(chǎn)能力最多的一年。另外，2006年在建的冷連軋生產(chǎn)線有2條，四輥及六輥單機(jī)架不可逆式冷軋機(jī)13臺，總生產(chǎn)能力1750kt/a。</p><p>　?。?）機(jī)組設(shè)備布置緊湊，總體功能齊全，整機(jī)自動化程度提高</p><p>　　現(xiàn)代化板帶冷軋機(jī)的軋制形式均為不可逆軋制，配有卷材自動運(yùn)輸裝置。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初年設(shè)計(jì)的機(jī)組中，同時(shí)配備了帶卷自動測量和上卷自動

40、對中裝置，可實(shí)現(xiàn)上卸卷的自動化操作，使操作強(qiáng)度逐步降低，提高成品率，增加競爭能力。</p><p>　　（3）軋制速度提高，單機(jī)產(chǎn)能增加</p><p>　　前些年的國產(chǎn)板帶冷軋機(jī)，最大軋制速度由原來的300m/min提高到近800</p><p>　　m/min，隨著板型自動控制系統(tǒng)的投入，最高軋制速度不斷提高，達(dá)到1200</p><p>

41、;　　m/min，但來料厚度較大，單機(jī)產(chǎn)量較低，單機(jī)產(chǎn)能由最初的7.5kt/a提高到現(xiàn)在的40kt/a，但軋制速度與國外相比，仍有一定的差距，單機(jī)產(chǎn)能也有較大差距。</p><p>　?。?） 整機(jī)國產(chǎn)化程度提高，設(shè)備維護(hù)方便</p><p>　　隨著國產(chǎn)裝備業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)配套能力進(jìn)一步提高，國產(chǎn)冷軋機(jī)以前主要靠引進(jìn)的檢測元件或控制系統(tǒng)逐步被質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的國產(chǎn)元件或系統(tǒng)代替：如厚度自動控制系統(tǒng)

42、（AGC）、帶材自動糾偏控制系統(tǒng)（EPC）、X射線測厚儀、板型自動控制系統(tǒng)（AFC）等。同時(shí)，由于國產(chǎn)化的提高，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用越來越經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)品更具競爭力。</p><p><b>　　2 課題介紹</b></p><p><b>　　2.1 選題背景</b></p><p>　　鋼鐵已成為全球廣泛應(yīng)用的主要基礎(chǔ)材料。當(dāng)今鋼鐵

43、工業(yè)為了滿足用戶日益增長的需要，對能源利用與產(chǎn)品的靈活性十分重視，但大型的、不可改變的帶鋼軋機(jī)能源消耗是不經(jīng)濟(jì)的，而小規(guī)模的、技術(shù)水平高的小型冷軋鋼機(jī)可以承擔(dān)此重任。</p><p>　　目前，我國已引進(jìn)了世界上主要的先進(jìn)軋鋼機(jī)械和軋制技術(shù)，并在不斷創(chuàng)新中逐步推廣、應(yīng)用和發(fā)展。近年來，國內(nèi)冷軋機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。傳統(tǒng)的五機(jī)架冷連軋對1.2 mm～1.5 mm的熱帶鋼原料來說，設(shè)備能力過于富裕，同時(shí)，五機(jī)架冷

44、連軋對薄板坯連鑄連軋來說，產(chǎn)量亦顯得過大。而隨著強(qiáng)力冷軋機(jī)(主電機(jī)功率及壓下能力加大的冷軋機(jī))的發(fā)展，單機(jī)架可逆冷軋及雙機(jī)架可逆冷軋有了發(fā)展空間。從年產(chǎn)量來看，冷連軋機(jī)組略優(yōu)于雙機(jī)架可逆冷軋機(jī)組，雙機(jī)架可逆冷軋機(jī)組略優(yōu)于單機(jī)架可逆冷軋機(jī)組；從生產(chǎn)組織靈活性來看，單機(jī)架可逆冷軋機(jī)組優(yōu)于雙機(jī)架。</p><p>　　綜合上述不同種類軋機(jī)各自的優(yōu)缺點(diǎn)并在考慮成本和軋制效率的前提下，本課題將以單機(jī)架可逆式冷軋機(jī)作為設(shè)計(jì)的

45、主體方案，并通過對市場上現(xiàn)有的軋機(jī)進(jìn)行比較分析，設(shè)計(jì)出能夠增強(qiáng)板形控制能力的HC軋機(jī)。</p><p>　　2.2 課題研究的意義</p><p>　　首先通過比較分析市場上現(xiàn)有軋機(jī)的種類及各自的性能和優(yōu)缺點(diǎn)之后，設(shè)計(jì)出能夠增強(qiáng)板形控制能力的冷軋機(jī)來提高鋼材的軋制效果，最終達(dá)到提高軋制生產(chǎn)的效率的目的。</p><p>　　其次，通過對本次課題的研究及設(shè)計(jì)，總結(jié)歸納

46、出一套完善的從分析問題到解決問題的方法，提高自身對課題的分析、設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力，在鞏固和應(yīng)用大學(xué)四年間所學(xué)知識的同時(shí)，也為今后的工作打下結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　2.3課題涉及的內(nèi)容</p><p>　　HC軋機(jī)主體設(shè)計(jì)，是對HC軋機(jī)的各個(gè)部分經(jīng)過綜合性的考量、各種方案比較后而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。主要爭對軋機(jī)各主要組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，如機(jī)架、壓下裝置的選擇、壓下螺絲和壓下螺母的設(shè)計(jì)等等。在

47、設(shè)計(jì)中要考慮到機(jī)架的選材、加工方法和工藝、熱處理方法以及最后的裝配問題。通過正確的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及不斷的修改認(rèn)證，最終完成對冷軋機(jī)主體部分的合理的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.4課題的關(guān)鍵和難點(diǎn)</p><p>　　本課題的關(guān)鍵點(diǎn)在于通過對已知軋制參數(shù)的分析、計(jì)算求得軋制力，通過軋制力的計(jì)算可以獲得軋制力矩。有了軋制力和軋制力矩可以進(jìn)一步求得電機(jī)的選擇、機(jī)架的強(qiáng)度和變形，機(jī)架的傾翻力矩、壓

48、下螺絲的強(qiáng)度等計(jì)算內(nèi)容。因此選用何種方法求得正確的軋制力就是本課題的一個(gè)關(guān)鍵問題及難點(diǎn)。</p><p><b>　　3軋制壓力</b></p><p>　　軋制壓力、軋制力矩和電動機(jī)功率這三個(gè)力能參數(shù)是標(biāo)志軋鋼機(jī)負(fù)荷的主要參數(shù)。在設(shè)計(jì)新型軋鋼機(jī)時(shí)，為了計(jì)算零部件強(qiáng)度必須計(jì)算這些參數(shù)。在合理安排工藝、安全使用設(shè)備以及充分發(fā)揮設(shè)備能力來滿足擴(kuò)大品種和強(qiáng)化軋制過程時(shí)，也要

49、正確確定各種具體生產(chǎn)條件下的軋制壓力、軋制力矩和電動機(jī)功率。因此，對于設(shè)計(jì)新軋機(jī)或在生產(chǎn)中充分發(fā)揮軋鋼機(jī)潛力，精確確定這些參數(shù)是十分必要的。</p><p>　　3.1 軋制原理基本知識</p><p>　　3.1.1彈性變形與塑性變形</p><p>　　物體在外力或內(nèi)力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)去掉使物體發(fā)生變形的力后，變形即行消失，此種變形稱為彈性變形。彈性變形時(shí)應(yīng)力

50、與應(yīng)變之間關(guān)系可用高次曲線表示： （3-1）</p><p>　　式中，為應(yīng)變，為應(yīng)力，E為彈性模數(shù)，K為系數(shù)。</p><p>　　在工程運(yùn)用時(shí)，一般忽略高次項(xiàng)，只取第一項(xiàng)為其近似式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>

51、;　　當(dāng)使物體發(fā)生變形的力消失之后，物體仍不能回復(fù)原來的形狀，所保留下來的變形稱為塑性變形。</p><p>　　一個(gè)物體受力后，首先是發(fā)生彈性變形，而后隨著外力增大到一定值之后，變由彈性變形過渡到塑性變形。所以，在塑性變形中一定有彈性變形存在。</p><p><b>　　3.1.2應(yīng)力狀態(tài)</b></p><p>　　所謂物體處于應(yīng)力狀態(tài)，

52、就是物體內(nèi)的原子被迫偏離其平衡位置的狀態(tài)。物體內(nèi)各點(diǎn)產(chǎn)生屈服或斷裂，都和該點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　?。?）點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài) 從變形物體任意一點(diǎn)取出無窮小的平行六面體，該微分體上的應(yīng)力狀態(tài)叫點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。被研究點(diǎn)的三個(gè)互相垂直面上的應(yīng)力狀態(tài)若已知，則通過該點(diǎn)的任意面上的應(yīng)力狀態(tài)也將被確定。</p><p>　　每個(gè)應(yīng)力向量，按三個(gè)坐標(biāo)軸方向進(jìn)行分解，則每個(gè)面將作用著一個(gè)正應(yīng)力和兩個(gè)切

53、應(yīng)力。因此，點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)一般由三個(gè)正應(yīng)力、、和六個(gè)切應(yīng)力、、、、、來確定，如圖3.1</p><p>　　圖3.1 點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)</p><p>　　在變形體內(nèi)存在著三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)方向。在這三個(gè)坐標(biāo)方向的三個(gè)平面上，只有主應(yīng)力，而切應(yīng)力等于零。垂直主軸方向的平面稱為主平面。作用在主平面上的正應(yīng)力，稱主應(yīng)力，一般依其大小用、、表示。</p><p>　　點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)或

54、變形物體中某一體積內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，可采用主應(yīng)力圖來表示。主應(yīng)力圖表示該點(diǎn)有無主應(yīng)力和主應(yīng)力的方向，而無須注明主應(yīng)力的數(shù)值大小。</p><p>　　點(diǎn)的主應(yīng)力狀態(tài)圖共有九中。當(dāng)三個(gè)主應(yīng)力都存在時(shí)，有四種應(yīng)力狀態(tài)圖（圖3.2-a）；當(dāng)一個(gè)主應(yīng)力為零時(shí)，有三種平面應(yīng)力狀態(tài)圖（圖3.2-b）；當(dāng)兩個(gè)主應(yīng)力均為零時(shí)，則得兩種線應(yīng)力狀態(tài)圖（圖3.2-c）。</p><p>　　圖3.2 點(diǎn)的主應(yīng)力狀態(tài)

55、圖</p><p>　　3.1.3體積不變條件與最小阻力定律</p><p>　　體積不變條件（或稱體積不變定律）是指物體的體積在塑性變形中為一常數(shù)（泊松比為1/2）。</p><p>　　實(shí)際上，物體在塑性變形過程中體積會有微小變化。這是由于通過塑性變形會是物體密度增加或減小。此外，在彈性變形時(shí)，體積亦略有減小?？傊?，上述體積的變化時(shí)微小的，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為是

56、不變的。體積不變定律在壓力加工中得到廣泛應(yīng)用，是計(jì)算軋制前后尺寸參數(shù)的基本依據(jù)。</p><p>　　最小阻力定律，是指物體在變形過程中，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)有向各方向移動可能時(shí)，物體質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小方向移動。</p><p>　　在平輥上軋制鋼板時(shí)，由于沿輥身方向存在摩擦阻力，軋件高度方向又受到軋輥的限制，因而軋件主要是沿阻力最小的軋制方向伸長，在寬度方向移動很小。</p><p

57、>　　3.2 軋制時(shí)接觸弧上平均單位壓力</p><p>　　3.2.1 平均單位壓力一般表達(dá)式</p><p>　　圖3.3表示了有前后張力軋制時(shí)軋件變形區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。在軋制過程中，軋件在軋輥間承受軋制力而發(fā)生塑性變形。軋件塑性變形時(shí)體積不變，變形區(qū)的軋件在垂直方向產(chǎn)生壓縮，在軋制方向產(chǎn)生延伸，在橫向產(chǎn)生寬展，而延伸和寬展到接觸面上摩擦力的限制，使變形區(qū)中部呈三向壓應(yīng)力狀態(tài)。

58、在有前后張力軋制時(shí)，靠近入口和出口處，由于張力的作用，這兩處金屬呈一向拉應(yīng)力兩向壓應(yīng)力狀態(tài)。</p><p>　　圖3.3 有前后張力軋制時(shí)軋件變形區(qū)內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)</p><p>　　在一定的應(yīng)力狀態(tài)下，軋件是否產(chǎn)生塑性變形，必須用塑性方程式來判別。塑性方程式的簡化形式為：</p><p><b>　　（3-3）</b></p>

59、<p>　　式中 －軋件的金屬變形阻力，它只決定于材料種類（化學(xué)成分）及變形條件（變形程度、變形溫度、變形速度），而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。</p><p><b>　　－最大主應(yīng)力；</b></p><p><b>　?。钚≈鲬?yīng)力；</b></p><p>　?。硎局虚g主應(yīng)力的影響系數(shù)。</p>

60、<p><b>　　當(dāng)或時(shí)，，當(dāng)時(shí)，，</b></p><p>　　由此可知，中間應(yīng)力影響系數(shù)值在1～1.5范圍內(nèi)變化。</p><p><b>　　板帶軋制時(shí)，取。</b></p><p>　　在軋制時(shí)，為垂直方向主應(yīng)力，近似地可看作軋件與軋輥接觸弧上的單位壓力。為水平方向主應(yīng)力，其大小決定于接觸弧上的摩擦力和

61、前后張力。則為軋件寬展方向的主應(yīng)力。由于各點(diǎn)的、值不同，接觸弧上單位壓力分布不均勻。為了便于計(jì)算，一般均以接觸弧上單位壓力的平均值（平均單位壓力）來計(jì)算軋制力。</p><p>　　平均單位壓力的一般表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?－4）</b></p><p>　　式中 ——應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)，包括外摩擦、外區(qū)（變形區(qū)以外的金屬）和

62、張力三個(gè)影響因素；</p><p>　　——考慮外摩擦對應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)；</p><p>　　——考慮外區(qū)對應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)；</p><p>　　——考慮張力對應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)。</p><p>　　在大多數(shù)情況下，外摩擦對應(yīng)力狀態(tài)的影響是主要的，而大部分計(jì)算平均單位壓力的理論公式主要是計(jì)算的公式。</p><p

63、>　　3.2.2 冷軋帶鋼軋機(jī)平均單位壓力計(jì)算公式</p><p>　　冷軋帶鋼軋機(jī)軋制的主要特點(diǎn)是：</p><p>　?。?）軋件寬度比厚度大得多</p><p>　　冷軋帶鋼軋機(jī)的軋件尺寸更接近于推導(dǎo)理論公式時(shí)所做的假設(shè)，即寬度比厚度大得多，寬展很小，可認(rèn)為是平面變形問題。</p><p>　?。?）采用大張力軋制</p&g

64、t;<p>　　冷軋帶鋼一般都采用較大的前后張力軋制，其單位張應(yīng)力一般取（0.3～0.5）。由于采用大張力軋制，因而計(jì)算冷軋平均單位壓力時(shí)，必須考慮張力的影響。</p><p>　　根據(jù)上述軋制特點(diǎn)，冷軋帶鋼軋機(jī)平均單位壓力的一般表達(dá)式</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　在計(jì)算冷軋帶鋼軋機(jī)的平均單

65、位壓力時(shí)，還必須考慮以下三個(gè)問題：</p><p>　?。╝）軋輥彈性壓扁的影響</p><p>　　由于冷軋帶鋼較薄較硬，因此接觸弧長上的單位壓力較大，使軋輥在接觸處產(chǎn)生壓扁現(xiàn)象，加長了接觸弧的實(shí)際長度。由于接觸弧長度的加大，勢必增強(qiáng)軋輥與軋機(jī)接觸面上摩擦力的影響，從而使單位壓力加大。</p><p>　?。╞）軋件加工硬化的影響</p><p

66、>　　由圖3.4～圖3.6可見，冷軋時(shí)軋件的變形阻力曲線和公式，只與軋件的加工硬化（變形程度）有關(guān)。</p><p>　　圖3.4 低碳鋼及低合金鋼的變形阻力曲線</p><p>　　1－20A；2－10Mn2；3－A2；4－Fe；5－08F；6－A1</p><p>　　圖3.5 高碳鋼及彈簧鋼的變形阻力曲線</p><p>　　1―

67、65Mn；2―T12；3―T10；4―T8A</p><p>　　圖3.6 合金鋼的變形阻力曲線</p><p>　　1―1Cr18Ni9T；2―8CrV；3―30CrMnSi；4―25CrMnSiA</p><p>　　因此，冷軋各道次的變形阻力的計(jì)算不僅與本道次的變形程度有關(guān)，而且與退火后在軋制該道次前的各道次的總變形程度有關(guān)。和可分別根據(jù)本道次軋前（入口處）的

68、總變形程度和軋后（出口處）的總變形程度在軋件的</p><p>　　變形阻力曲線中求出。和分別為：</p><p><b>　　（3－6）</b></p><p><b>　?。?－7）</b></p><p>　　式中 －退火狀態(tài)坯料的原始厚度；</p><p>　　－本道

69、次軋前軋件厚度；</p><p>　?。镜来诬埡筌埣穸?。</p><p>　　平均總變形程度用下式計(jì)算， </p><p><b>　?。?－8）</b></p><p>　　式中 －系數(shù)，一般??；</p><p><b>　　－系數(shù)，一般取。</b></p>

70、<p>　　在選取系數(shù)和時(shí)，與之和必須等于1。一般取，。</p><p>　　計(jì)算冷軋帶鋼軋機(jī)平均單位壓力常用的公式有斯通（M.D.Stone）公式和勃蘭特-福特（D.R Bland-H.Ford）公式。在本次課題中，我選用了斯通公式作為計(jì)算冷軋帶鋼軋機(jī)平均單位壓力的公式。</p><p>　　3.2.3 M.D 斯通（Stone）方法</p><p&g

71、t;　　斯通在研究冷軋薄板的平均單位壓力計(jì)算問題時(shí)，考慮到軋輥直徑與板厚之比甚大，以及由于冷軋時(shí)軋制壓力較大，軋輥發(fā)生顯著的彈性壓扁現(xiàn)象，近似地將薄板的冷軋過程看作為平行平板間的壓縮（圖3.7），并假設(shè)接觸表面上的摩擦力符合于摩擦定律。</p><p>　　在變形區(qū)內(nèi)作用有法向壓力，摩擦力，及水平應(yīng)力和平均張應(yīng)力。以變形區(qū)內(nèi)小單元體為平衡條件，有</p><p><b>　　（3

72、-9）</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　因 </p><p>　　故 （3-11）</p>&l

73、t;p>　　根據(jù)假設(shè)為滑動摩擦，摩擦系數(shù)為u，則</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　圖3.7 變形區(qū)中單元體應(yīng)力圖</p><p>　　把式3-11、3-12帶入式3-10，得</p><p><b>　　（3-13）</b></p><

74、p>　　積分式3-13，得 （3-14）</p><p>　　假定在軋件的入口和出口斷面上作用有水平張應(yīng)力</p><p>　　式中 、——入口和出口斷面上實(shí)際張應(yīng)力值。</p><p>　　由入口處的邊界條件（當(dāng)）</p><p><b>　?。?-15）&

75、lt;/b></p><p>　　帶入式3-14不難求得積分常數(shù)</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　再將式3-16帶入式3-14，得</p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　接著可以求平均單位壓力pm。設(shè)

76、軋件寬度為b，則軋制力為</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　　平均單位壓力為</b></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　設(shè)=X，則式3-19可寫成</p><p><b&

77、gt;　　（3-20）</b></p><p>　　式中 ，考慮加工硬化時(shí)，；</p><p>　　、——軋制前后軋制材料的變形阻力；</p><p>　　——考慮軋輥彈性壓扁后的接觸弧長度；</p><p>　　——軋件與軋輥間的摩擦系數(shù)，主要根據(jù)軋制條件確定，表3.1、3.2給出的數(shù)據(jù)可作參考；</p><

78、;p>　　m——考慮軋輥彈性壓扁接觸弧加長對單位壓力的影響系數(shù)（或稱壓力增加系數(shù)P﹒M﹒F﹒）：</p><p>　　根據(jù)赫奇可克公式 </p><p>　　式中 R——軋輥半徑；</p><p>　　E——軋輥彈性模數(shù)，對于鋼軋輥E=2100MPa；</p><p>　　γ——泊松比，對于鋼軋輥γ=0.3；</p>

79、<p>　　C——常數(shù)，，對于鋼軋輥mm3/N。</p><p>　　將x0代入公式，經(jīng)整理后</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　將式3-19代入式3-21經(jīng)過整理變換后，得</p><p><b>　?。?-22）</b></p><

80、;p>　　令=X， </p><p>　　則式（3-22）可寫為</p><p>　　表3.1 冷軋低碳鋼時(shí)的摩擦系數(shù)</p><p>　　表3.2 冷軋時(shí)的摩擦系數(shù)</p><p>　　根據(jù)此式以Y為右邊坐標(biāo)、Z為左邊坐標(biāo)、X為中間曲線坐標(biāo)，做成諾模圖，如圖3.8所示。</p><p>　　

81、根據(jù)原始條件，可算出Z與Y的數(shù)值，并在圖3.8左、右坐標(biāo)上找到相應(yīng)的兩點(diǎn)，以直線連接之，此直線與圖3.8中間曲線相交即為所求的X值。當(dāng)直線與曲線出現(xiàn)兩個(gè)交點(diǎn)時(shí)（即得到兩個(gè)X值），此時(shí)需進(jìn)行判別，舍去不合理的，選擇其中一個(gè)合理的X值。</p><p>　　根據(jù)圖3.8求得的X值，再由計(jì)算求出m，就可按式3-20計(jì)算出平均單位壓力。</p><p>　　圖3.8 決定壓扁后接觸弧長度諾模圖&l

82、t;/p><p>　　3.2.4 平均軋制壓力的計(jì)算步驟及結(jié)果</p><p>　　根據(jù)已知條件，要求軋件厚度由3.8mm經(jīng)過軋制后變?yōu)?.8mm。將這一厚度變化均分為6次軋制過程，即：3.8mm～3.3mm、3.3mm～2.8mm、2.8mm～2.3mm、2.3mm～1.8mm、1.8mm～1.3mm、1.3mm～0.8mm。本次設(shè)計(jì)的軋機(jī)軋制的軋件材料為Q195、Q215、Q235，以下以

83、第六次軋制計(jì)算為例：</p><p>　　圖3.9 變形區(qū)幾何圖形</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算步驟，同理可以求另外5次軋制力。</p><p>　　整理比較后得本課題中設(shè)計(jì)的冷軋機(jī)的最大軋制力為。</p><p><b>　　4 軋輥的調(diào)整裝置</b></p><p>　　軋輥調(diào)整裝置的作用

84、是：</p><p>　?。?）調(diào)整軋輥水平位置，即調(diào)整輥縫，以保證軋件按給定的壓下量軋出所要求的斷面尺寸；</p><p>　?。?）調(diào)整軋制線高度，使軋輥輥縫嚴(yán)格保證在軋制線水平上對中；</p><p>　?。?）調(diào)整軋輥軸向位置，以保證軋輥在機(jī)座中對中及保證有槽軋輥對準(zhǔn)孔型；</p><p>　?。?）在板帶軋機(jī)上調(diào)整軋輥輥型。<

85、/p><p>　　4.1 軋輥調(diào)整裝置的類型</p><p>　　根據(jù)各類軋機(jī)的工藝要求，軋輥調(diào)整裝置可分為：上輥調(diào)整裝置、下輥調(diào)整裝置、中輥調(diào)整裝置、立輥側(cè)壓下調(diào)整裝置和特殊軋機(jī)的調(diào)整裝置等。</p><p>　　上（下）輥調(diào)整裝置一般稱為壓下（上）機(jī)構(gòu)。按照軋機(jī)類型、產(chǎn)品精度及生產(chǎn)率要求不同，壓下機(jī)構(gòu)又可分為手動、電動、電－液和全液壓壓下機(jī)構(gòu)。</p>

86、<p>　　手動壓下裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，但工人的勞動強(qiáng)度大，一般用于生產(chǎn)率低及不經(jīng)常調(diào)整的軋機(jī)上。</p><p><b>　　4.2電動壓下裝置</b></p><p>　　電動壓下裝置是最常見的上輥調(diào)整裝置，它通常包括電動機(jī)、減速機(jī)、制動器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器，球面墊塊和測壓儀等部件。在可逆式板軋機(jī)的壓下裝置中，有的還裝有壓下螺絲回松

87、機(jī)構(gòu)，以處理卡鋼事故。</p><p>　　壓下裝置的結(jié)構(gòu)與軋輥的移動距離、壓下速度和動作頻率等有密切關(guān)系。電動壓下裝置一般可分為快速電動壓下裝置和板帶軋機(jī)壓下裝置來兩大類。</p><p>　　4.2.1 快速電動壓下裝置</p><p>　　快速電動壓下裝置，一般用于上軋輥調(diào)節(jié)距離大、調(diào)節(jié)速度快（），以及調(diào)節(jié)精度不高的軋機(jī)上，如多用于除渣機(jī)、板坯軋機(jī)、萬能軋機(jī)等

88、。</p><p>　　快速壓下機(jī)構(gòu)較多的還是采用臥式電動機(jī)，傳動軸與壓下螺絲垂直交叉布置，這種形式中常見的布局是圓柱齒輪和蝸輪副聯(lián)合傳動壓下螺絲。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠采用普通臥式電動機(jī)、結(jié)構(gòu)較緊湊。在采用球面蝸輪副或平面蝸輪副以后，傳動效率顯著提高。如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 1700熱連軋四輥可逆粗軋機(jī)壓下裝置傳動示意圖</p><p>　　1－壓

89、下渦輪副；2－壓下電動機(jī)；3－差動機(jī)構(gòu)；4－差動機(jī)構(gòu)傳動電動機(jī)；5－極限開關(guān)；6－測速發(fā)電機(jī)；7－自整角機(jī)；8－差動機(jī)構(gòu)蝸桿；9－左側(cè)太陽輪（傘齒輪）；10－右側(cè)太陽輪（傘齒輪）</p><p>　　快速電動壓下機(jī)構(gòu)調(diào)整時(shí)不帶負(fù)荷，即不“帶鋼”壓下。壓下電動機(jī)的功率一般均按空載壓下考慮選用。</p><p>　　快速電動壓下裝置在生產(chǎn)中常遇到兩個(gè)問題。一是壓下螺絲的卡鋼堵塞事故?？ㄤ摃r(shí)，軋

90、件對軋輥的壓力很大，壓下電機(jī)無法啟動。為解決這一問題，在一些中厚板軋機(jī)上增設(shè)了回松機(jī)構(gòu)。如圖4.1所示的壓下傳動系統(tǒng)，即是利用差動機(jī)構(gòu)來回松壓下螺絲，生產(chǎn)中常遇到的另一個(gè)問題是壓下螺絲的自動旋松問題。</p><p>　　4.2.2板帶軋機(jī)壓下裝置</p><p>　　板帶軋機(jī)的軋件即薄又寬又長，并且軋制速度快、軋件精度要求高，這些特征使壓下裝置具有以下特點(diǎn)：1）軋輥調(diào)整量較?。?）調(diào)整精

91、度高；3）經(jīng)常的工作制度是“頻繁的帶鋼壓下”。4）必須動作快，靈敏度高。5）軋輥平行度的調(diào)整要求嚴(yán)格。</p><p>　　六輥軋機(jī)的電動壓下大多采用圓柱齒輪－蝸輪副傳動或兩級蝸輪副傳動的形式，這兩種傳動形式可以有多種配置方案。圖4.2示出了六種配置方案。</p><p>　　圖4.2 板帶軋機(jī)電動壓下裝置配置方案簡圖</p><p>　　圖（4.2－b）是由電動機(jī)

92、直接帶動以及蝸輪蝸桿傳動的，多用于小型窄帶鋼軋機(jī)；（圖4.2－a、4.2－d、4.2－e）是圓柱齒輪－蝸輪副傳動；（圖4.2－c、4.2－f）是兩級蝸輪傳動，結(jié)構(gòu)較緊湊，傳動比可達(dá)1000～2000。近年來使用球面蝸輪副和平面蝸輪副，使傳動效率和承載能力大大提高，且傳動平穩(wěn)使用壽命長。</p><p>　　根據(jù)對本次課題的要求的分析，在此次課題中將選用單電機(jī)的板帶軋機(jī)壓下裝置，具體的布置形式見圖4.3所示。<

93、;/p><p>　　圖4.3 1450六輥可逆冷軋機(jī)壓下系統(tǒng)</p><p>　　1－球形墊塊；2－上支承輥軸承座；3－下壓裝置；4－位置傳感器；5－壓下電機(jī)；6－減速器</p><p>　　4.3 壓下螺絲及螺母設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　4.3.1 壓下螺絲</p><p>　　壓下螺絲一般由頭部、本體和尾部三個(gè)部分

94、組成。</p><p>　　頭部與長軋輥軸承座接觸，承受來自輥頸的壓力和上輥平衡裝置的過平衡力。為了防止端部在旋轉(zhuǎn)時(shí)磨損并使上軋輥軸承具有自動調(diào)位能力，壓下螺絲的端部一般都做成球面形狀，并與球面銅墊接觸形成止推軸承。</p><p>　　圖4.4 壓下螺絲的止推端部</p><p>　　a―凸形；b―凹形；c―裝配式凹形</p><p>　　

95、壓下螺絲止推端的球面有凸形和凹形兩種。老式的結(jié)構(gòu)多是凸形（圖4.4－a）這種結(jié)構(gòu)形式在使用時(shí)使凹形球面鑄銅墊承受拉應(yīng)力，因而銅墊易碎裂。改進(jìn)后的壓下螺絲頭部做成凹形（圖4.4－b），這時(shí)，凸形球面銅墊處于壓縮應(yīng)力狀態(tài)，提高了銅墊的強(qiáng)度，增強(qiáng)了工作的可靠性。壓下螺絲頭部也可做成裝配式（圖4.4－c）。增大球面止推軸頸是為了增大端面的摩擦阻力矩，防止螺絲的自動旋松。這種結(jié)構(gòu)用在自鎖能力差的初軋機(jī)上。</p><p>

96、　　在帶鋼軋機(jī)上，由于“帶鋼壓下”，為了減小壓下電機(jī)功率和增加啟動加速度，目前，大多數(shù)用滾動止推軸承代替滑動的止推銅墊。</p><p>　　壓下螺絲的本體部分帶有螺紋，它與壓下螺母的內(nèi)螺紋配合以傳遞運(yùn)動和載荷。壓下螺絲的螺紋有鋸齒形和梯形兩種（圖4.5）前者主要用于快速壓下裝置；后者主要用于軋制壓力大的軋機(jī)（如冷軋帶鋼軋機(jī)等）。壓下螺絲多數(shù)是單線螺紋，在初軋機(jī)等快速壓下裝置中有時(shí)采用雙線或多線螺紋。</p

97、><p>　　壓下螺絲的尾部是傳動端，承受來自電動機(jī)的驅(qū)動力矩。尾部斷面的形狀主要有方形、花鍵形和圓柱形三種（圖4.6）。方形尾部四面鑲有青銅滑板，它主要用于快速壓下裝置。花鍵形尾部的承載能力大，尾部強(qiáng)度削弱得少，多用在低速、重載的帶鋼軋機(jī)。帶鍵槽圓柱形尾部僅用于輕負(fù)荷的壓下裝置中。</p><p>　　圖4.5 壓下螺絲、螺母的螺紋斷面</p><p>　　a―鋸齒形

98、；b―梯形</p><p>　　圖4.6 壓下螺絲的尾部（傳動端）形狀</p><p>　　a―方形；b―花鍵形；c―帶鍵槽圓柱形</p><p>　　4.3.2 壓下螺絲的自動旋松問題</p><p>　　壓下螺絲的自動旋松（回松）問題主要發(fā)生在初軋機(jī)上（當(dāng)采用立式電動機(jī)壓下時(shí)，問題尤為嚴(yán)重），它表現(xiàn)為在軋制過程中，已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動的壓下螺絲自

99、動旋松，使輥縫值變動，造成軋件厚薄不均，嚴(yán)重影響軋件質(zhì)量。</p><p>　　壓下螺絲回松的原因是：為了實(shí)現(xiàn)初軋機(jī)的快速壓下，壓下螺絲的螺距取得較大，螺絲升角大于或接近螺絲、螺母間的摩擦角，加上采用圓柱齒輪傳動，故壓下機(jī)構(gòu)的自鎖在軋制過程中容易破壞。</p><p>　　目前防止螺絲自動旋松的主要辦法是加大螺絲的摩擦阻力矩。這可從兩方面入手，一是加大壓下螺絲止推軸頸的直徑；并且在球面銅墊

100、上開孔（圖4.7）。</p><p>　　圖4.7 中間帶凹槽的壓下止推銅墊</p><p>　　1－壓下螺絲；2－裝配式軸頸；3－止推銅墊</p><p>　　此時(shí)，止推軸頸的摩擦阻力矩為:</p><p><b>　　(4－1)</b></p><p>　　式中 －壓下螺絲止推軸頸直徑；<

101、;/p><p>　　－球面銅墊凹槽直徑；</p><p>　?。饔迷趬合侣萁z上的力；</p><p>　?。雇戚S頸的摩擦系數(shù)。</p><p>　　從上式可以看出，加大，則力矩也加大。但在選擇時(shí)，應(yīng)保證銅墊的單位壓強(qiáng)在取用范圍內(nèi)。</p><p>　　加大壓下螺絲阻力矩的另一方式是適當(dāng)增加螺絲直徑。在螺距不變的條件下，

102、增加螺絲直徑不僅能增大摩擦阻力矩，而且還有減小螺紋升角、增強(qiáng)自鎖性的作用。為此，1000～1150初軋機(jī)的壓下螺絲直徑已經(jīng)從過去的加大到。但是，螺絲直徑過大，會增加壓下裝置和機(jī)架的尺寸，也會增加飛輪力矩，這是選擇螺絲直徑時(shí)應(yīng)該注意的問題。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，在壓下傳動系統(tǒng)中，企圖用增設(shè)制動器的辦法防止壓下螺絲的自動旋松，效果是不好的。這是由于快速壓下裝置的傳動比很小，因而制動器起的放松作用不大。與此同

103、時(shí)，增設(shè)制動器將加大高速軸的飛輪力矩，反而會降低壓下速度。此外，制動器不易同不協(xié)調(diào)工作，對初軋機(jī)實(shí)現(xiàn)自動化也不利。</p><p>　　在工藝操作中，采用合理的工藝制度，尤其是壓下制度和速度制度，例如，不采用過大的壓下量和咬入速度以及減小沖擊等，對防止壓下螺絲自動旋松也是有利的。</p><p>　　4.3.3 壓下螺絲設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　壓下螺絲的基本參

104、數(shù)是螺紋部分的外徑和螺距，可按照國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選取。</p><p>　　壓下螺絲直徑由最大軋制壓力決定。由于壓下螺絲的細(xì)長比很小，其縱向彎曲可忽略不計(jì)。壓下螺絲最小斷面直徑由下式確定：</p><p><b>　　(4－2)</b></p><p>　　式中 －作用在螺絲上的最大軋制力</p><p>　　－壓下螺絲許用

105、應(yīng)力。一般壓下螺絲材料為鍛造碳鋼，其強(qiáng)度極限約為，。當(dāng)取安全系數(shù)時(shí)，許用應(yīng)力為。</p><p>　　當(dāng)壓下螺絲負(fù)荷很大時(shí)，可采用合金鋼材料，如37SiMn2MoV。為了提高螺紋和樞軸的耐磨性，表面淬火并磨光。</p><p>　　由靜強(qiáng)度分析看，壓下螺絲外徑與軋輥的輥頸的承受能力都與各自的直徑平方成正比。而且兩者均受同樣大小的軋制力，于是可以認(rèn)為他們存在著以下的關(guān)系：</p>

106、<p><b>　　（4－3）</b></p><p>　　式中 －表示壓下螺絲的外徑；</p><p><b>　?。С休佪侇i直徑。</b></p><p>　　公式中較小的比例系數(shù)用于鑄鐵軋輥；較大的比例系數(shù)用于鑄鋼及鍛鋼軋輥。</p><p>　　確定后可根據(jù)自鎖條件求壓下螺絲

107、的螺距</p><p><b>　?。?－4）</b></p><p>　　式中為螺紋升角，按自鎖條件要求，，則</p><p><b>　?。?－5）</b></p><p>　　對于板帶軋機(jī)，則。在、確定后，可參見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查處其他參數(shù)。壓下螺絲的有效螺紋長度，擇優(yōu)調(diào)整量及螺母高度來確定。<

108、/p><p>　　由螺紋外徑確定出其內(nèi)徑，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，即：</p><p><b>　?。?－6）</b></p><p>　　式中 －壓下螺絲實(shí)際計(jì)算應(yīng)力；</p><p>　　－壓下螺絲所承受的軋制力；</p><p>　　－壓下螺絲材料的許用應(yīng)力，，其中為強(qiáng)度極限，為安全系數(shù)，。</p

109、><p>　　壓下螺絲的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核，壓下螺絲選合金鋼材料（本次設(shè)計(jì)中選用 37SiMn2MoV）。為了提高螺紋和樞軸的耐磨性，表面淬火并磨光。</p><p>　　圖4.8 壓下螺絲簡圖</p><p>　　4.3.4 壓下螺母</p><p>　　壓下螺母是軋鋼機(jī)機(jī)座中重量較大的易損零件。國產(chǎn)1150初軋機(jī)和4200厚板軋機(jī)的壓下螺母重

110、達(dá)1.8t和4.1t。螺母通常用貴重的高強(qiáng)度青銅（ZQA19-4、ZQSn8-12、ZQSn10-1）或黃銅（ZHA166-6-3-2）鑄成。采用合理的結(jié)構(gòu)，可以大量節(jié)省有色金屬。</p><p>　　圖4.8是壓下螺母的幾種結(jié)構(gòu)形式。整體螺母（圖4.9－a、4.9－b）耗費(fèi)青銅較多，其中雙極的雖比單級的省銅，但往往不能保證兩個(gè)階梯端面同時(shí)與機(jī)架接觸，因而很少應(yīng)用。整體螺母加工制造較為簡單，工作可靠，多用在中小軋

111、機(jī)上。</p><p>　　加箍的螺母(圖4.9－c、4.9－d)比較經(jīng)濟(jì)，在初軋機(jī)及厚板軋機(jī)上的使用情況證明，其工作性能不亞于整體鑄青銅螺母。</p><p>　　圖4.9 壓下螺母的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　a―單級的；b―雙級的；c―單箍的；d―雙箍的；e―帶冷卻套的；f―帶鑄青銅芯的鋼螺母；g―兩半合并的；h―帶青銅襯的鋼螺母</p>&l

112、t;p>　　為了節(jié)省青銅，近年來在大型軋機(jī)上廣泛使用組合式螺母。</p><p>　　箍圈由高強(qiáng)度鑄鐵鑄成，以H7/m6的過渡配合套在青（黃）銅的螺母基體上以后，再加工螺母外徑和斷面。當(dāng)采用雙箍時(shí)，則在套上第二個(gè)箍圈以前，必須先車削第一箍圈的外徑及相應(yīng)的螺母外徑。采用加箍螺母時(shí)，在制造工藝上必須保證箍圈的端面緊密地壓在螺母的臺階上。高強(qiáng)度鑄鐵（例如KTZ45－5）的彈性模數(shù)與青銅相近，這就能保證在受壓時(shí)，箍

113、圈和螺母本體均勻變形。高強(qiáng)度鑄鐵還有較好的塑性，裝配時(shí)，箍圈不易破裂。這一點(diǎn)灰口鑄鐵是無法保證的。</p><p>　　箍圈不宜采用熱裝配，因?yàn)楣咳鋮s后與螺母的臺階端面之間會產(chǎn)生間隙。如果工藝上需要熱裝，則冷卻后應(yīng)再一次將箍圈壓實(shí)。</p><p>　　圖4.9－e是有循環(huán)水冷卻的組合式螺母。在出軋機(jī)上的生產(chǎn)實(shí)踐證明，如有循環(huán)水冷卻，則螺母的使用壽命可以延長1.5～2倍。循環(huán)水從下部進(jìn)入

114、，由上部流出，出口應(yīng)位于入口的正對面，這樣既保證冷卻水的環(huán)流又符合熱水的自然流向。圖4.8－f是帶青銅芯的鑄鋼螺母。它是在一個(gè)內(nèi)表面有環(huán)形槽及軸向槽的鑄鋼套內(nèi)先澆鑄一層青銅，然后車制螺紋。螺母外層焊有冷卻水套。這種螺母比較省銅，但鑄銅層不太牢固。據(jù)試驗(yàn)，銅芯與鋼套之間有是有1～1.5mm的間隙，因此，這種形式的落幕很少使用。圖4.9－g是兩半拼合的螺母，是由兩個(gè)青銅半圓環(huán)套用配合螺栓拼合后車制螺紋而成。當(dāng)澆鑄條件受限制時(shí)，可采用這種形式