厚板扎机-轴承系统设计

摘要

本轧机为厚板轧机，重点设计了机架部分。机架是轧钢机的重要部件，用来安装整个辊系及轧辊调整装置，并承受全部轧制力。因机架重量大，制造复杂，一般给予很大安全系数，并作为永久使用的不更换零件来进行设计，因此机架必须有足够的强度和刚度，以保证其应力分布均匀、变形尽可能小。

由于轧机机架比较复杂、不规则，一般采用采列柯夫计算方法进行闭式机架的强度和变形计算然后采用有限单元法校核机架的应力、变形及安全系数。在以往机架的设计中，安全系数取得很高但仍不能保证机架的可靠工作，机架的破坏多在压下螺母孔、机架窗口转角处等压力集中大的部位，采列柯夫计算方法只能求得某些部位的应力值，而有限单元法能求出整个机架多部位的应力场，对其进行模拟计算，得出机架最危险的地方和应力分布规律，获得其变形，计算出轧机机架的刚度。

关键词：厚板轧机、轧机机架、采列柯夫、有限单元法

I

Abstract

This mill is heavy plate mill. Frame is the important component to mill roll system and install the device, and roll all rolling force. Because big weight, manufacturing complex frame, give great safety coefficient, and as a permanent use no replacement parts for design, thus frame must have enough intensity and stiffness, in order to ensure its deformation, stress distribution uniformity as small as possible.

Due to the complicated mill frame, use commonly irregular KeFu listed mining method for calculating the strength and deformation of the closed frame is calculated by using the finite element method and the stress and deformation of the checking frame and safety coefficient. In the previous frame design, high safety coefficient made but still can't ensure reliable work, the frame of destruction in frame under the frame window corner, nut pressure concentration, part of the big KeFu column calculating method for certain parts of the only stress value, and finite element method can be more parts of the entire frame, carries on the field simulation, draw frame's most dangerous place and stress distribution obtained and the deformation, calculate mill frame stiffness.

Keywords: heavy plate mill, KeFu column frame, the finite element method

II

目录

摘要 ........................................................................................................................ 1 Abstract .................................................................................................................. 2 目录 ........................................................................................................................ 3 前言 ........................................................................................................................ 1 第一章 总论 .......................................................................................................... 2

1.1 概述 ......................................................................................................... 2

1.1.1 我国中厚板轧机发展历史 ........................................................ 2 1.1.2 目前我国主要中厚板生产设备情况 ........................................ 2 1.1.3 我国中厚板轧机将出现快速发展 ............................................ 6 1.2 厚板轧机生产线的生产工艺 ................................................................. 8 1.3 轧钢技术的发展前景 ........................................................................... 10 第二章 设计方案的确定 .................................................................................... 13

2.1 工作制度 ............................................................................................... 13 2.2 主转动方式 ........................................................................................... 14 2.3 压下装置的结构形式 ........................................................................... 15 2.4 上辊平衡装置 ....................................................................................... 16 2.5轧机机架 ................................................................................................ 16 2.6 设计方案的确定 ................................................................................... 17 第三章 专题设计计算部分 .............................................................................. 17

3.1设计题目及要求 .................................................................................... 17 3.2轧制过程变形区及其参数 .................................................................... 17 3.3原始数据 ................................................................................................ 18 3.4主要参数的确定 .................................................................................... 19 3.5咬入条件的校验 .................................................................................... 21 3.6轧制力计算 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.7轧制力在接触弧上作用点的位置 ........................ 错误！未定义书签。 3.8轧制力矩的计算 .................................................... 错误！未定义书签。

III

3.9轧机主电动机功率的确定与选择 ........................ 错误！未定义书签。 3.10机架的基本尺寸及校核 ...................................... 错误！未定义书签。

3.10.1机架的类型及结构 ................................... 错误！未定义书签。 3.10.2 机架的主要结构参数 .............................. 错误！未定义书签。 3.10.4机架强度计算 ........................................... 错误！未定义书签。 3.10.5机架的变形计算 ....................................................................... 21 3.10.6机架刚度的计算 ....................................................................... 24 3.10.7用弹性力学有限单元法计算机架的应力和变形 ................... 24

总结 ...................................................................................................................... 27 致谢 ...................................................................................................................... 28 参考文献 .............................................................................................................. 29 附件1 ................................................................................................................... 30 附件2 ................................................................................................................... 36

IV

前言

轧钢生产是将钢锭或钢坯制成钢材的生产环节。用轧制方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现机械化、自动化等优点。因此，它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛地应用。目前，约有90%的钢都是经过轧制成材的。

随着现代轧制技术的发展，轧制设备也趋向于方便、高效，尤其是板带材轧制设备趋于多样、适用、易改进等，因此，具有更加灵活性轧制品种多，使用情况要求低的四辊单机座轧机也得到了不断的改进和发展。

本次设计的题目是?1210/?2200?4600mm厚板轧机——轧钢机机架设计，轧制带宽4000mm，轧制速度7.22m/s,轧机会将板带由40mm厚轧制成30mm厚。它有如下几个特点：

1.它的刚性要求要高一些； 2.工作稳定性能要好； 3.轧缝的控制简单、便利； 4.轧制板材的质量高、板型好。

在设计中，主要计算了轧制力、轧制力矩、轧机主电动机功率、机架的强度和刚度等，并完成了机架的材料及结构型式、轧机主电动机、轧辊轴承、机架、电动压下部分的确定。在计算时，主要参考了由邹家祥主编的《轧钢机械》和由冶金工业部有色金属加工设计研究院主编的《板带车间机械设备设计》等书籍，并对其中的一些内容进行了改进。

进十年来，世界冶金工业技术及装备又有了长足进步，新工艺、新技术、新设备的出现，使冶金生产过程发生了本质的变化，中国的钢铁工业也在迅速的发展，钢产量已居世界第一。这就要求我们要不断地对轧钢机械设备进行改进和创新，也只有这样才能使我国的钢铁工业走在世界的前列，这也是我们做这次毕业设计的最终目的。

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