1000mm立式矫直机辊系设计
Fb?aF b Fb?a279.1F??1200?335.7KN b997.7
3.2.3轴承的选取与校核
辊矫直机工作过程中主要由径向载荷和轴向载荷可以忽略，比较和矫直机外形尺寸较大，垂直框安装中。当滚动轴中心线和轴承中心线的不重叠和角误差，由于轴向力和弯曲或倾斜，将导致轴承内外圈的轴偏转。为了保证正常工作，通常选择一个球面球面滚子轴承性能。图12为调心滚子轴承示意图。
图12 调心滚子轴承
根据机械的类型、工作条件、可靠性要求及轴承的工作转速n，预先确定一个适当的使用寿命，查下表，矫直机轴承预期寿命L10h′=20000h。
条件：轴承预期寿命L10h′=20000h，工作环境清洁，载荷平稳，工作温度低于120度。矫直速度为60m/min，因此轴承转速n=60/(0.72*)=26.5r/min，需按基本额定动载荷值选择轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。
对于调心滚子轴承，当量动载荷为径向载荷:
P?R
对于轴颈为da处的轴承P?R?Fa?1535.7KN 设计基本额定动载荷为：
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C'?
P?60nL'10h
ft106310 C??1535.7?60?26.5?20000?1499.8KN
1000000
式中：C'— 基本额定动载荷计算值，N。 P — 当量动载荷，N。
ft— 温度因数， 在低于120°的条件下工作时，取ft=1。 n — 轴承转速，r/min。
根据上式计算结果，在机械设计手册中选取型号为23072的调心滚子轴承，在da处放置两个，同时可得轴颈da=360mm。其基本参数如下：
基本尺寸/mm|d： 360 基本尺寸/mm| D：540 基本尺寸/mm|B：134 基本额定载荷/KN|Cr：1710 基本额定载荷/KN|Cor：4180 轴承代号：23072
验算此型号轴承的静强度，与计算基本额定动载荷时同理，当量静载荷为径向载荷，即：
P0?R
对于轴颈为da处的轴承：P0?R?Fa。 设计基本额定静载荷为：
C0?S0P0
式中，C0 — 基本额定静载荷计算值，N。 P0— 当量静载荷，N。
S0 — 安全因数，对于调心滚子轴承，取S0=3。
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带入数据得：
C0?4607.1KN?Cor?4180KN
因此，da处轴承静强度合格，所选型号23072能满足使用要求 。
3.3轴的校核
3.3.1辊身弯曲应力校核
矫直力P所在端面弯矩为：
x279.1Mb?x(1?)P?279.1?(1?)?1200000?241228337.2N?mm
a997.7弯曲应力为：
Mb241228337.2??47.62MPa ?b?330.1D0.1?370由于在计算轧辊强度时未考虑疲劳因素，故轧辊的安全系数一般取n?5。 而合金锻钢轧辊，强度极限?b?700~750MPa， 许用应力Rb?140~150MPa。 ?b?Rb，故轧辊弯曲应力校核合格。
3.3.2辊颈强度校核
辊颈强度要按弯扭合成应力计算。采用钢轧辊时，合成应力按第四强度理论计算：
?P??2?3?2
辊颈危险断面处的弯曲应力?和扭转应力?分别为：
Mn??0.1d3? ?
Mk???0.2d3????式中 Mn---辊颈危险断面处弯矩；
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Mk---作用在轧辊上的扭转力矩； d-----辊颈直径。
辊颈上的弯矩由最大支反力决定，即：
Mn?Rc?1535700?190?291783000N?mm 式中 R-----最大支反力；
c------压下螺丝中心线至辊身边缘的距离。
554666660?62.54MPa ??30.1?360Mk是驱动一个轧辊的力矩，是轧制力矩MZ与轧辊轴承处摩擦力矩Mf1之
和。
MK?MZ?Mf1?P(a??1)；
Ddsin?，?1??。 22D370sin22??69.3mm； 因此 a?sin??22d360?0.04?7.2mm； ?1???22 a? 从而 MK?1200000?(69.3?7.2)?9.18?107N?mm；
9.18?107?9.8MPa； 所以 ??0.2?3603 ?P?3?2??2?3?9.82?62.542?64.8MPa。 ?p?Rb，故轧辊轴颈强度校核合格。
3.3.3轴的变形计算
将承载轧辊看成简支梁，用材料力学中计算直短梁挠曲方法处理。 具体计算方法如下：（尺寸如图13）
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图13 二辊轧机轧辊挠度计算简图
（1）轧辊辊身总挠度为： f?f1?f2
式中 f1、f2----由弯矩和切力所引起的挠度值。
P f1?18.8ED4P f2?G?D2代入数据，得
4?????3?233?D??8a?4ab?b?64c????1?? ?????d????????D?2???b?a??2c?1?????? 2d??????????4????0.37????32338?1.1?4?1.1?0.11?0.11?64?0.134??1???????0.018mm0.36??????????1200f1?18.8?2?106?0.374???0.37?2??12000.11??f2??1.1??2?0.134??1???????0.37mm 328?10?3.14?0.37?2????0.36?????f?f1?f2?0.388mm
式中 E和G----弹性模数和剪切模数； P----轧制力；
a----轧辊轴承中心线之间的距离； B----轴承宽度的一半； L----辊身长度； b----轧件宽度。
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