河北理工大学06级成型课程设计 4 压下规程设计
Dg、Dz—— 工作辊及支撑辊直径，对于粗轧机：Dg＝1000mm，
Dz=1450mm；对于精轧机：Dg＝500mm，Dz= 800mm。
代入后（12）可求的，粗轧机：Mm1＝0.34P；精轧机：Mm1＝1.7P ；Mm21可由下式计算：Mm2?(?1)(Mz?Mm1)
?式中： ?—— 传动效率系数，本轧机无减速机及齿轮座，但接轴倾角??3?，故可取?＝0.94。
故得： Mm2?0.064?Mz?Mm1?
表16 各道摩擦力矩计算(MZ/MNM)
道 次 粗 轧 道 次 精 轧
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8
0.18 F1 0.08
0.21 F2 0.06
0.17 F3 0.06
0.14 F4 0.05
0.13 F5 0.04
0.12 F6 0.03
0.10 F7 0.01
0.08 － －
2）轧机的空转力矩
轧机的空转力矩（Mk）根据实际资料可取为电机额定力矩的3％～6％。 粗轧机 ：Mk?(0.03～0.06)0.975?5500＝?10.7～21.4??104Nm
60取Mk＝
0.15MNm；
0.975?10000＝?9.2～16.3??104Nm 取Mk＝精轧机：Mk?(0.03～0.06)600.1MNm。 因此电机轴上的总传动力矩为： M?Mz?Mm?Mk
表17 各道的总的传动力矩计算(MZ/MNM)
道 次 粗 轧 道 次 精 轧 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 2.44 F1 2.78 F2 2.20 F3 1.79 F4 1.55 F5 1.33 F6 1.08 F7 0.87 － － 0.51 3.19 0.32 0.26 0.23 0.18 0.16 18
河北理工大学06级成型课程设计 5 轧辊强度校核与电机能力验算
5 轧辊强度校核与电机能力验算
轧辊的破坏决定于各种应力（其中包括弯曲应力、扭转应力、接触应力，由于温度分布不均或交替变化引起的温度应力以及轧辊制造过程中形成的残余应力等）的综合影响。具体来说，轧辊的破坏可能由以下三方面的原因造成：
（1）轧辊的形状设计不合理或设计强度不够.例如,在额定负荷下轧辊因强度不够而撕裂后因接触疲劳超过许用值,是辊面疲劳剥落等；
（2）轧辊的材质、热处理或加工工艺不合要求。例如，轧辊的耐热裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中夹杂物或残余应力过大等；
（3）轧辊在生产过程中使用不合理。热轧轧辊在冷却不足或冷却不均匀时，会因热疲劳造成辊面热裂；在冬季新换上的冷辊突然进行高负荷热轧，热轧的轧辊骤然冷却，往往会因温度应力过大，导致轧辊表层剥落甚至断辊；压下量过大或因工艺过程安排不合理造成过负荷轧制也会造成轧辊破坏等。
设计轧辊时，通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数进行强度校核。由于对影响轧辊强度的各种因素（如温度应力、参与应力、冲击载荷值等）很难准确计算，为此，设计时对轧辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核，而是将这些因素的影响纳入轧辊的安全系数中（为了保护轧机其他重要部件，轧辊的安全系数是轧件各部件中最小的）。
为防止四辊板带轧机轧辊辊面剥落，对工作辊和支撑辊之间的接触应力应该做疲劳校验。
5.1 轧辊的强度校核
四辊轧机的支撑辊直径D2与工作辊径D1之比一般在1.5～2.9范围之内。显然，支撑辊的抗弯端面系数较工作辊大的多，即支撑辊有很大的刚性。因此，轧制时的弯曲力矩绝大部分有支撑辊承担。在计算支撑辊时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。由于四辊轧机一般是工作辊传动，因此，对支撑辊只需计算辊身中部和辊径端面的弯曲应力。
5.1.1 支撑辊弯曲强度校核
支撑辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见左图5。
图5四辊轧机支撑辊计算图
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在轧辊的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即
?1?1?Pc1/(0.2d13?1)?Rb (13)
3?2?2?Pc2/(0.2d2?2)?Rb (14)
式中：P——总轧制压力；
d1-1、d2-2——1-1和2-2断面的直径；
c1、c2——1-1和2-2断面至支反力P/2处的距离； Rb——许用弯曲应力。
支撑辊辊身中部3-3断面处弯矩是最大的。若认为轴承反力距离L等于两个压下螺丝的中心距L0，而且把工作辊对支撑辊的压力简化成均布载荷（这时计算误差不超过9～13%），可得3-3断面的弯矩表达式：
MW?P(L0L?) (15) 48辊身中部3-3断面的弯曲应力为：
?3?3?P(L0?L/2)?Rb (16) 30.4D2式中的D2应以重车后的最小直径代入。
因粗轧机是可逆轧制，精轧机组性能相同故只需校核其中受力最大的一道即可，因在粗轧机上轧制时第四道的轧制力最大，精轧机上第三架轧制力最大，故其支撑辊受力最大，所以我们计算轧机支撑辊时只计算粗轧第二架和精轧第一架的弯曲应力。
又因辊颈直径d和长度一般近似地选： d = (0.5～0.55) D、L/d = 0.83～1.0， 计算时以粗轧机为例：
本设计取d = 0.68D、L/d = 1.0所以辊颈直径d =986mm，L＝986mm， c1、c2，r的取值[查〈〈轧钢机械〉〉（修订版）北京科技大学邹家祥主编P94]。
取r/D = 0.12,d ＝54mm，c1 =180mm，=266mm,d1?1?986mm，
d2?2?1450mm上面D2重车后的最小直径为：D2=800mm，P =14860KN
把前面的数据代入上式计算：
?1?1?Pc1/(0.2d13?1)?14860?1000?180/(0.2?9863)?21.8MPa
33?2?2?Pc2/(0.2d2?1000?266/(0.2?1450)?10.1MPa ?2)?14806?3?3?P(L0?L/2)1486?1000(1432?493)??18.2MPa 30.4D20.4?1450320
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本设计支撑辊为合金锻钢Rb=140～150 MPa，可见支撑辊的弯曲应力远远小于该许用应力，故满足要求。
精轧第一架用以上的方法计算得?1?1、 ?2?2、?3?3数值都满足弯曲应力要求。
5.1.2 工作辊的扭转强度校核
由于有支撑辊承受弯曲力矩，故工作辊可只考虑扭转力矩，即仅计算传动端的扭转应力。扭转应力为：
??Mk （17） Wk式中： Mk——作用在一个工作辊上的最大传动力矩；
Wk——工作辊传动端的扭转断面系数。
驱动一个工作辊的传动力矩MK1有轧制力矩M1、工作辊带动支撑辊的力
矩Ms和工作辊轴承的摩擦力矩Mf1组成，即：
MK1?M1?Ms?Mf1 或M?P?a?Ps?s?Pf??1
式中：s——反力对工作辊的力臂；
?1——工作辊轴承处摩擦圆半径。［5］
上式各参数的计算公式为： 支撑辊对工作辊的反力： Ps?Pcos?
cos(???)T1?T0n 张力轧制时轧制压力偏离垂直方向的角度： ??arcsi2P式中： T1——前张力；
T0——后张力；
P——轧制力。
工作辊与支撑辊连心线与垂直线夹角
θ=arcsin[e/(R1+R2)] (18)
其中： e——工作辊相对于支撑辊的偏心距一般e=5～10mm取e=5mm；
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R1、R2——工作辊半径、支撑辊半径。
支撑辊与工作辊的反力Ps的作用线与工作辊和支撑辊连心线间的夹
γ=arcsin[(ρ2+m)/2]
式中 ρ2——支撑辊轴承的摩擦圆半径其值计算为ρ=f*d/2， 其中 f——机械摩擦系数见书因是滚动轴承取f=0.004；
d——辊径直径m—滚动摩擦力臂一般m=0.1～0.3mm本设计取
m=0.2mm。工作辊轴承处的反力（摩擦力）： Pf=Psinφ+Pssin(θ+γ) 反力Ps对工作辊的力臂： S=mcosγ+R1sinγ 此校核亦按轧制力矩最大得一架计算，精轧粗轧各一道次。
将各参数代入公式得：粗轧第二道MK1=4398800Nm，轧第一道次MK1＝2636171Nm
工作辊传动端的扭转断面系数为： Wk=πD3/16 则扭转应力τ=Mk/Wk
表18 工作辊的扭转应力
参数 MK1(kNm) Wk（） R2 4398.8 0.196 22.45
本设计工作辊为合金铸铁σb=350～400 MPa，而许可扭应力约为[τ]=0.36σb
即[τ]=126-144Mpa，可见工作辊的弯曲应力远远小于该许用应力，故能满足生产要求。
F1 2636.2 0.025 105.4 T（MPa） 5.2 电机的校核 5.2.1 静负荷图
为了校核和选择主电动机，除知其负荷之外，尚须知轧机负荷随时间变化的关系图，力矩随时间变化的关系图称为静负荷图。绘制静负荷图之前，首先要决定出轧件在整个轧制过程中在主电机轴上的静负荷值，其次决定个道次的纯轧和间歇时间。
如上所述，静力矩按下式计算：
Mj= MP /i+Mm+Mk
将前面的数据代入上式得：
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