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青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書
摘要
本軋機(jī)為小型四輥冷軋機(jī)，其特點(diǎn)是采用了響應(yīng)速度快的液壓壓上，八缸平衡液面AGC厚度自動(dòng)控制可以得到更嚴(yán)密的厚度公差。同時(shí)，采用了工作輥移動(dòng)，以改善支承輥的壓力分布，從而得到良好的板型。采用了可逆軋機(jī)，提高了生產(chǎn)效率。
近年來世界上的冶金工業(yè)技術(shù)及設(shè)備又有長足進(jìn)步，新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的出現(xiàn)，是冶金生產(chǎn)過程發(fā)生了本質(zhì)的變化，特別是中國的鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，這就要求對(duì)軋鋼設(shè)備進(jìn)行充實(shí)和更新。
本次設(shè)計(jì)主要考慮到近現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，帶鋼的軋制速度逐漸提高，產(chǎn)品的尺寸精度要求日趨嚴(yán)格等因素，采用了液壓壓下裝置。液壓系統(tǒng)過載簡單、可靠，它主要采用標(biāo)注液壓元件，即簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率，相應(yīng)的提高了軋機(jī)作業(yè)率。
關(guān)鍵詞：冷軋機(jī)、液壓壓上、板型、冶金、平衡
Abstract
The mill is small four-high cold rolling mill, characterized by a fast response by the hydraulic pressure, the eight-cylinder liquid balance AGC thickness can be more closely control the thickness of tolerance. At the same time, using a mobile work roll, to improve the distribution of the pressure roller bearing, well-plate. Using a reversible mill, increased production efficiency.
In recent years the world's metallurgical industry technology and equipment have made great progress, the new technology, new technologies, the emergence of new equipment, metallurgical production process is in the nature of the changes, in particular, China's iron and steel industry developed rapidly, which requires the Rolling Enrich and update equipment.
The main consideration to the design of modern industrial development, the rolling strip gradually increase the speed, precision products the size of the increasingly stringent requirements and other factors, using a hydraulic pressure device. Hydraulic system overload simple, reliable, it marked a major hydraulic components, namely, to simplify the mechanical structure, improve the transmission efficiency, the corresponding rate of increase mill operations.
Keywords：Cold rolling mill, hydraulic pressure, the plate-type, metallurgical, and balance.
前言
隨著現(xiàn)代軋制技術(shù)的發(fā)展，軋制設(shè)備也趨向于方便，高效，尤其是板帶材軋制設(shè)備趨于多樣，適用，易改進(jìn)等，因此，具有更加靈活性軋制品種多，使用情況要求低的四輥單機(jī)座軋機(jī)也得到了了不斷的改進(jìn)和發(fā)展。
1 酸洗—冷軋聯(lián)合機(jī)組。這種機(jī)組改變了傳統(tǒng)冷軋生產(chǎn)將酸洗和軋鋼兩個(gè)工序分開的方式，而聯(lián)合為一個(gè)機(jī)組。這樣不但提高了酸洗，冷軋的效率，而且降低了投資及生產(chǎn)成本。
2 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，出現(xiàn)了許多新的生產(chǎn)線及新的設(shè)備，使軋鋼機(jī)械在這些領(lǐng)域得到發(fā)展。
3 板形控制技術(shù)，帶鋼連鑄—冷軋工藝等應(yīng)用到新式軋機(jī)中，提高軋制效率。
本次設(shè)計(jì)為小型四輥冷軋機(jī)，隨著軋制速度不斷提高，為了省去后面幾個(gè)機(jī)座傳動(dòng)系統(tǒng)的增速裝置，采用了由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)支承輥的方案。此外，采用了液壓壓下裝置，提高了軋機(jī)的作業(yè)率。它有如下的特點(diǎn)：
1 它的剛性要求要高一些。
2 工作穩(wěn)定性能要好。
3 軋縫的控制簡單，便利。
4 軋制板材的質(zhì)量高，板型好。
由于本人水平有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也不多，避免不了許多錯(cuò)誤，誠懇地歡迎老師指正批評(píng)。
目錄
1 總論
1.1冷軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向……………………………………………6
1.1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位………………………………………………6
1.1.2冷軋帶鋼的生產(chǎn)歷史及發(fā)展方向………………………………………6
1.2 冷軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理………………………………………7
1.2.1 軋機(jī)的類型………………………………………………………………7
1.2.2 冷帶軋機(jī)各類的特點(diǎn)及工作原理………………………………………7
1.3 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝………………………………………………………8
2 設(shè)計(jì)方案的比較…………………………………………………………………12
2.1 傳動(dòng)型式…………………………………………………………………12
2.2 主傳動(dòng)方式………………………………………………………………12
2.3 壓下裝置的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………14
2.4 上輥平衡裝置……………………………………………………………15
2.5 軋輥軸承…………………………………………………………………15
2.6 設(shè)計(jì)方案的確定…………………………………………………………16
3 設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………………17
3.1 主要參數(shù)的確定…………………………………………………………17
3.2 咬人條件的校核…………………………………………………………18
3.3 軋制力的計(jì)算……………………………………………………………18
3.4 軋制力矩的計(jì)算…………………………………………………………22
3.5 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)功率的確定與選擇………………………………………24
3.6 軋輥強(qiáng)度及剛度校核……………………………………………………25
3.6.1 軋輥尺寸的確定………………………………………………………25
3.6.2 軋輥強(qiáng)度校核…………………………………………………………27
3.6.3 軋輥剛度校核…………………………………………………………32
3.6.4 軋輥穩(wěn)定性計(jì)算………………………………………………………33
3.7 軋輥軸承的選擇及校核…………………………………………………34
3.8 機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………36
3.9 主傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………41
3.9.1 聯(lián)軸器的選用……………………………………………………………41
3.9.2 液壓壓下裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………42
4 外文資料翻譯……………………………………………………………………43
參考資料……………………………………………………………………………62
附錄…………………………………………………………………………………63
后記…………………………………………………………………………………64
1 總論部分
1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向
1.1.1冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位
冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、精密一起、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，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)部門面臨的一項(xiàng)重要而有十分緊迫的任務(wù)。
1.1.2 冷軋帶鋼的生產(chǎn)歷史及發(fā)展方向
冷軋帶鋼生產(chǎn)始于1660年，當(dāng)時(shí)是在二輥軋機(jī)上進(jìn)行的。但作為一個(gè)過程，板帶鋼冷軋的發(fā)展，只是在近代隨著技術(shù)的進(jìn)步，才真正得到了推動(dòng)。自此以后，無論是國內(nèi)還是國外，冷軋都得到廣泛應(yīng)用，軋輥軸頸和軸承的改進(jìn)也促進(jìn)了冷軋機(jī)的應(yīng)用。二十年代，隨著二輥可逆軋機(jī)的出現(xiàn)，軋制效率大大提高。四輥可逆軋機(jī)出現(xiàn)于三十年代，六十年代末，隨著二次冷軋機(jī)和箔材軋機(jī)，平整軋機(jī)光整軋機(jī)的出現(xiàn)，使冷軋的可軋 厚度大大減少，目前，最小可達(dá)0.001mm。
應(yīng)該指出，自1979年開始，出現(xiàn)了全連續(xù)冷連軋機(jī)這種軋機(jī)只需第一次引料穿帶后，就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制，后續(xù)帶的頭部通過焊接機(jī)與前一帶卷尾部焊在一起，軋成后用飛剪機(jī)分卷，并有兩臺(tái)卷取機(jī)交替卷曲帶鋼。全連續(xù)冷軋軋機(jī)即使在換輥時(shí)，帶鋼依然停留在軋機(jī)內(nèi)，換輥后可立即進(jìn)行軋制。
近年來，冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的的發(fā)展，主要是增加鋼卷的重量，加快機(jī)組速度，提高產(chǎn)品厚度精度，改善板形，提高自動(dòng)化程度及改進(jìn)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，其典型有WRS軋機(jī)、HC軋機(jī)、VC軋機(jī)、CVC軋機(jī)、HVC軋機(jī)、FFC軋機(jī)，全數(shù)字控制高精度可逆式六輥冷軋機(jī)組，或全數(shù)字控制高精度可逆式四輥冷軋機(jī)組等。
在帶鋼冷軋機(jī)上，廣泛的采用液壓彎輥裝置或抽動(dòng)工作輥裝置來改善板形，由于冷軋帶鋼的厚度公差要求高，為增加軋機(jī)壓下裝置的響應(yīng)速度，在冷軋機(jī)上采用了全液壓裝置及厚度自動(dòng)控制裝置，對(duì)于高速，高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
目前，可以認(rèn)為HC軋機(jī)是板帶軋機(jī)改造和新建的主選優(yōu)良機(jī)型，可提供具有優(yōu)良板形 的高精度板帶滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω呔鹊囊?。HC軋機(jī)正逐步代替具有100多年歷史的普通四輥軋機(jī)。
1.2冷軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理
1.2.1 軋機(jī)的類型
冷軋帶鋼機(jī)器按照軋輥的配列方案分為二輥式、四輥式、多輥式三種。按機(jī)架排列方案分為單機(jī)可逆（不可逆）式與連續(xù)多機(jī)軋制式兩種。目前靈活性大，適用中小型企業(yè)及科研教研學(xué)用。連軋機(jī)生產(chǎn)效率高，軋制速度快，但產(chǎn)品單一，變動(dòng)不大時(shí)，最能發(fā)揮其優(yōu)越性。
其類型如圖所示：
圖一 軋輥類型圖
1.2.2 冷帶軋機(jī)各類的特點(diǎn)及工作原理
由于軋輥的輥數(shù)不同，則各類軋機(jī)的特點(diǎn)也不同：
1） 二輥軋機(jī)：是冷帶軋機(jī)的原始軋機(jī)，功用為消除凹痕折痕及某些缺陷，平整薄板。已基本淘汰了。
2） 普通的四輥軋機(jī)：是帶鋼冷軋機(jī)中最通用的機(jī)組，這種軋機(jī)采用閉口式機(jī)架，兩個(gè)牌坊有橫梁或其它軋機(jī)連接形成一個(gè)剛體，通常采用工作輥驅(qū)動(dòng)， 但是近來趨向于支承輥驅(qū)動(dòng)。
3） 六輥軋機(jī)：為使用直徑相同的小直徑工作輥并提供水平及垂直剛度。六輥式軋機(jī)得到了廣泛應(yīng)用通?？繌椈蓧毫ζ胶馍舷螺伣M件及消除壓下螺絲于軸承座間產(chǎn)生的松弛或松動(dòng)。工作輥靠另一側(cè)卷行彈簧撐開，壓下螺絲有電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)，工作輥軸承為抗磨式，而支承輥則采用油膜軸承。
4） 偏八輥軋機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，滿足防止工作輥水平彎曲增加剛度，通過調(diào)節(jié)個(gè)別支承輥改變工作輥的凸度，工作輥支承系統(tǒng)剛度大，結(jié)構(gòu)簡單，換輥方便，其工作輥直徑可自由選擇而軋制不同的品種。
5） HC軋機(jī)：是高性能板形控制的簡稱。能有效地板形和厚度，HC軋機(jī)是在四輥基礎(chǔ)上在支承輥之間加一可軸向竄動(dòng)的軋輥，軋制時(shí)按所軋件寬度可軸向調(diào)整，其主要特點(diǎn)如下：
（1） 具有較大的剛度，穩(wěn)定性。即可通過中間輥的移動(dòng)控制工作輥的凸度，使工作輥撓度不受軋制力的影響。
（2） 具有好的控制性。即在較小的彎輥力作用下能使鋼板橫向厚度差發(fā)生明顯變化。
（3） 可顯著提高帶鋼的平整度。減小板帶鋼的邊緣減薄，減少切邊損失。
（4） 壓下量由于不受板形的控制而顯著提高。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各種帶鋼的產(chǎn)量，質(zhì)量要求不斷提高，而科技的發(fā)展又將出現(xiàn)新的更先進(jìn)，實(shí)用的冷軋帶鋼設(shè)備和工藝，使冷軋帶鋼生產(chǎn)得以迅速的發(fā)展。
1.3 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝
冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝總的來看有以下三點(diǎn)：
1.3.1 加工溫度低，鋼板在軋制過程中，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。同理，成品冷軋板材出廠前一般也需要一定的熱處理，目的是全面提高冷軋產(chǎn)品的綜合性能，使金屬軟化。
在冷軋生產(chǎn)過程中，每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱為一個(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，又稱在結(jié)晶退火，，或固溶處理。
1.3.2 冷軋中采用工藝?yán)鋮s與潤滑：
工藝?yán)鋮s：冷軋過程中變形熱與摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，故需要采用有效的人工冷卻。軋制速度越高，冷卻問題顯得尤為重要。如何合理的強(qiáng)化冷卻過程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機(jī)的重要的研究課題。
實(shí)驗(yàn)研究與理論分析表明，冷軋板帶鋼的變形功有84%~88%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使軋件與軋輥的溫度升高。因此我們必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┪呋蚩刂七@部分熱量，即便變形發(fā)熱率，單位時(shí)間發(fā)出的熱量q 。其表達(dá)式為：
式中，系數(shù) = 0.84~0.88
——小于1的修正系數(shù)；
——機(jī)械功的熱當(dāng)量；
——所軋材的寬度；
——該道次的絕對(duì)壓下量；
——軋制速度；
——軋制時(shí)的平均單位壓力。
水是比較理想的冷卻劑，因其比熱大，吸熱率比較高且成本低廉。油的冷卻能力比水差得多。水的比熱比油大一倍，熱傳導(dǎo)率為油的3.75倍，揮發(fā)潛熱大10倍以上。由于水具有如此優(yōu)越的吸熱的性能。固大多數(shù)生產(chǎn)軋機(jī)都傾向與水或以水為主的冷卻劑。只有某些特殊的軋機(jī)，由于工藝潤滑與軋輥軸承共用一種潤滑劑，才采用全部油冷，但為了保證冷卻效果，需給于足夠大油量。
從實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大軋制的角度來看，我們所關(guān)心的是如何提高冷卻液的冷卻能力，即提高冷卻效果。有物理學(xué)可知一定質(zhì)量的液體在單位時(shí)間內(nèi)所吸收的熱量可表示為：
式中， ——冷卻液的比熱；
——比重；
——單位時(shí)間所需冷卻液的體積；
、——冷卻液前后的溫度。
由以上關(guān)系可知，在冷卻液種類和冷卻系統(tǒng)均一定的情況下，為增加q，只有增加流量m，但這往往受到原有冷卻設(shè)施的限制，所以通常是改變冷卻液的種類和增加冷卻液的溫度來增加其吸熱能力。冷卻液簡單地噴澆在軋輥和軋件上，與高壓冷卻液霧化，冷卻效果大大不同，實(shí)際資料表明，即使在采用有效的工藝?yán)鋮s的條件下，冷軋板卷在卸卷后的溫度優(yōu)勢仍達(dá)130~，甚至還要高，由此可見在軋制變形區(qū)的料溫一定比這還要高，輥面溫度過高會(huì)引起工作輥淬火層硬度的下降，并有可能促使淬火層內(nèi)發(fā)生組織分解（殘余奧氏體的分解），使輥面出現(xiàn)附加的組織應(yīng)力。
另外，從其對(duì)冷軋過程本身的影響來看，輥溫的反?，F(xiàn)象以及輥溫分布規(guī)律的反?；蛲蛔兙鶎?dǎo)致正常輥面條件的破壞，直接有害于板形與軋制精度。同時(shí)，輥面過高也會(huì)使冷軋工藝潤滑劑失效（油膜破裂），使冷軋不能順利進(jìn)行。
綜上所述，為了保證冷軋的正常生產(chǎn)，對(duì)軋輥和軋件必須應(yīng)采取有效的冷卻和控溫措施。
1.3.3 工藝潤滑
冷軋采用工藝潤滑的主要作用是減少金屬的變形抗力這不但有助于保證已有的設(shè)備能力條件下實(shí)現(xiàn)更大的壓力，而且還可使軋機(jī)能夠經(jīng)濟(jì)上可行的地生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤滑也直接對(duì)冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的溫度起到了良好的影響，在軋制某些產(chǎn)品時(shí)采用的工藝潤滑還可以防止金屬粘輥的作用。
生產(chǎn)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)表明，采用天然油脂作為冷軋的工藝潤滑劑在潤滑效果上優(yōu)于礦物油，這是由于天然油脂與礦物油在分子的結(jié)構(gòu)上與特性上有質(zhì)的差別所致。
冷軋潤滑效果的優(yōu)劣誠然是衡量工藝潤滑劑的重要指標(biāo)，但是一種真正有經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值的工藝潤滑劑還應(yīng)來源廣，成本低，便于保存。并且易于軋后的板面去除，不留任何影響質(zhì)量的殘?jiān)忍攸c(diǎn)。目前還只有為數(shù)不多的幾種工藝潤滑劑能滿足上述要求。
但是，冷軋過程中油的耗用量還是相當(dāng)大的?，F(xiàn)在，可以通過乳化劑的作用把少量油于大量水混合起來制成乳狀潤液?？梢暂^好的解決油的循環(huán)使用問題，在這種情況下水是作為冷卻劑與載油劑而起作用的。
1.3. 4 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：
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（包括在軋制過程中的保持板形平直以及軋后板形良好）
（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；
防止軋件跑偏是冷軋操作中關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)軋制的一個(gè)重要問題。跑偏將破壞正常板型，引起操作事故甚至設(shè)備事故，若不很好加以控制，將不能保證冷軋的正常進(jìn)行。
防止跑偏的方法有：
（1） 采用凸形輥縫；
（2） 采用導(dǎo)板夾逼；
（3） 采用張力軋制。
通過改變卷取機(jī)，開卷機(jī)及軋機(jī)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及各架壓下可以使軋制力，張力在較大的范圍內(nèi)變動(dòng)。借助準(zhǔn)確可靠的測試儀，并使之與自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)成閉環(huán)，可以按要求實(shí)現(xiàn)恒張力控制，配備這種張力閉環(huán)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代冷軋機(jī)的起碼要求。
生產(chǎn)中張力的選擇主要是平均單位，從理論上講，單位張力似乎應(yīng)當(dāng)盡量選的高一些，但是不應(yīng)超過帶鋼的屈服極限，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，一般軋機(jī)=（0.1~0.6）；而冷軋薄帶剛=（0.1~0.3）。
2 設(shè)計(jì)方案的比較
2.1型式
對(duì)于單機(jī)座軋機(jī)，有可逆式和不可逆的工作制度，現(xiàn)分述如下：
2.1.1不可逆式軋機(jī)工作制度
不可逆式的工作制度應(yīng)用最廣，在這種工作制度下，每個(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)方向不變，而軋輥的轉(zhuǎn)速則有不變與可變的兩種。根據(jù)軋制速度來分析，不可逆式工作制度在實(shí)際生產(chǎn)操作忠有以下幾種運(yùn)轉(zhuǎn)方式:
（1） 幾乎保持嚴(yán)格不變的軋制速度；
（2） 軋件通過時(shí)，軋制速度稍微降低——在這種軋機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置忠裝有飛輪，所以當(dāng)軋件通過時(shí)，軋輥轉(zhuǎn)速降低，這時(shí)飛輪釋放動(dòng)能，而在間隙時(shí)間內(nèi)，飛輪的轉(zhuǎn)速升高以儲(chǔ)存動(dòng)能。
（3） 僅在軋機(jī)調(diào)整時(shí)才調(diào)節(jié)速度——這種工作適度是不經(jīng)常調(diào)整的，但當(dāng)軋件的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的可能，以便在軋制某一段端面時(shí)得到最有利的速度，而當(dāng)軋件通過軋輥期間，軋制速度則基本保持不變。
（4） 在軋件通過時(shí)，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度——這種工作制度常采用低速將軋件咬入，這樣能保證將軋件順利的咬入而又不會(huì)產(chǎn)生沖擊。當(dāng)軋件咬入后，則用較高的速度軋制，而在軋制終了前為使軋件不致拋離軋輥很遠(yuǎn)，可將軋制速度降低，這種工作制度相當(dāng)便利，雖然轉(zhuǎn)動(dòng)裝置造價(jià)較高，但總的看來生產(chǎn)是合理的。
2.1.2可逆式工作制度
可逆式工作制度是當(dāng)一道軋完之后，為了能在原來的軋輥間進(jìn)行下一道軋制，將軋輥反轉(zhuǎn)，這樣軋件便在軋輥間反復(fù)進(jìn)行軋制。在這種工作制度下，軋件的咬入和拋出也是在降低扎輥轉(zhuǎn)速的情況下進(jìn)行的。
目前，對(duì)單機(jī)座小型冷帶軋機(jī)，采用可逆式有很多有優(yōu)點(diǎn)，它能大大提高生產(chǎn)效率，以減少板帶鋼的吊運(yùn)與安裝。
2.2 傳動(dòng)方式
目前，小型四輥冷軋機(jī)的主轉(zhuǎn)動(dòng)方式有如下三種：
（1） 傳動(dòng)工作輥
（2） 傳動(dòng)支撐輥
（3） 單輥傳動(dòng)
一般是電機(jī)通過減速器與齒輪座來直接傳遞工作輥，這種形式對(duì)于軋制過程比較有利，但是對(duì)于較小的軋機(jī)，它又受到工作輥輥頸和方向接軸所能傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩的限制，而傳遞工作輥不能達(dá)到要求時(shí)，就需傳遞支撐輥，而傳遞支承輥是靠摩擦力來傳遞工作輥的。這樣將會(huì)碰到關(guān)于工作輥力的傳遞問題，這就是要增大軋輥的傳動(dòng)部件。同時(shí)還要考慮軋輥與軋件間的打滑問題。
為了解決上述問題，防止出現(xiàn)支承輥斷輥、工作輥方頭扭斷等現(xiàn)象，可采用異徑軋制、單輥驅(qū)動(dòng)等措施來解決。本次設(shè)計(jì)由于軋制力與軋制力矩不是很大，故不需考慮此問題，但同時(shí)采用單輥驅(qū)動(dòng)又會(huì)帶來一系列新的問題。由于采用單輥傳動(dòng)，使兩個(gè)工作輥?zhàn)匀粫?huì)產(chǎn)生一定的速度差，從而使軋制力有所降低，據(jù)實(shí)際分析證明，當(dāng)變形區(qū)長度上出現(xiàn)搓扎區(qū)，一般可能使軋制壓力下降約5~20%。由于單傳動(dòng)軋制時(shí)上下輥速度的配合是自然的，過程簡單易行，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)。采用異徑軋制，并盡可能的減小空轉(zhuǎn)輥的直徑，充分發(fā)揮小輥的軋制可降低軋制壓力的優(yōu)點(diǎn)，以保證受力零件的正常工作，同時(shí)又有利于增大壓下量，減小道次，從而提高軋機(jī)的工作效率。
在普通的四輥軋機(jī)工作中，盡管其主機(jī)列通常是有主電機(jī)通過減速機(jī)和齒輪座傳遞兩個(gè)工作輥，但是在預(yù)壓力作用下，由于工作輥徑的差別等原因，給冷軋薄帶鋼軋機(jī)的傳動(dòng)帶來很大的影響：在薄帶軋制中常出現(xiàn)量接軸傳動(dòng)力矩的分配不均，某個(gè)接觸力矩為零或趨近于零。由于輥頸差事實(shí)上不可能消除，使用較大的預(yù)壓力亦是必要?？梢哉J(rèn)為，軋輥的傳動(dòng)力矩在兩軋輥上的分配并不總是大致想當(dāng)相等的。在運(yùn)轉(zhuǎn)中的軋機(jī)上，即從軋輥空轉(zhuǎn)，壓靠以至軋制階段，輥頸稍大的軋輥接觸中傳動(dòng)力矩永為正值，而輥頸稍小者，其傳動(dòng)力矩可在負(fù)值至正值的廣大范圍內(nèi)變化，者是薄帶鋼軋制的軋機(jī)傳動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)于這類軋機(jī)，在一定的條件下實(shí)際上是單輥傳動(dòng)的。一般看來，當(dāng)軋件較薄時(shí)使用預(yù)壓力較大，直徑稍小的軋輥上，其傳動(dòng)接觸可能實(shí)際上不起作用，甚至反而有害。
另一方面，由于軋件較薄，又是成卷軋制的，咬入條件能夠保證，有可能實(shí)現(xiàn)單輥傳動(dòng)。
在主機(jī)列中，自然可將齒輪座從設(shè)計(jì)中取消，減小設(shè)備的投資，降低動(dòng)力傳傳遞的能量消耗，從而取得一定的經(jīng)濟(jì)效果，并可充分利用換輥，在操作上也會(huì)有許多方便。
2.3壓下裝置的結(jié)構(gòu)形式
壓下裝置目前有電動(dòng)壓下和液壓壓下兩種結(jié)構(gòu)型式。
2.3.1 電動(dòng)壓下
電動(dòng)壓下是最常用的上滾調(diào)整裝置。通常包括：電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)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，在可逆式板軋機(jī)的壓下裝置中，有的還安裝有壓下螺絲回松機(jī)構(gòu)，以處理卡鋼事故。
壓下裝置的結(jié)構(gòu)與軋輥的移動(dòng)距離、壓下速度和動(dòng)作頻率等有密切的聯(lián)系。按照壓下速度，電動(dòng)壓下裝置可分為快速壓下裝置和板帶壓下裝置兩大類。
1. 快速壓下裝置
由于其壓下速度一般大于1mm/s，故稱為快速壓下裝置。按照傳動(dòng)的布置形式，快速壓下裝置有兩種類型：（1）采用立式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲平行的布置形式；（2）采用臥式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲垂直交叉布置形式。
2. 板帶軋機(jī)電動(dòng)壓下裝置
冷、熱軋板帶軋機(jī)的電動(dòng)壓下速度約為0.02~0.1mm/s。由于板帶軋機(jī)的軋件既薄又寬又長，而且軋制速度快，軋制精度要求較高，這些工藝特征使其壓下裝置有如下特點(diǎn)：（1）軋輥調(diào)整量??；（2）調(diào)整精度高；（3）經(jīng)常的工作制度是“頻繁的帶鋼壓下”；（4）動(dòng)作快，靈敏度高；（5）軋輥平行度的調(diào)整要求嚴(yán)格。
板帶軋機(jī)電動(dòng)壓下的結(jié)構(gòu)形式：
四輥冷軋機(jī)的電動(dòng)壓下大多采用圓柱—蝸輪副傳動(dòng)或兩級(jí)蝸輪副傳動(dòng)的形式。在設(shè)計(jì)中選擇壓下裝置的電動(dòng)機(jī)和減速器配置方案是十分重要的。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)壓下機(jī)構(gòu)時(shí)，不僅應(yīng)滿足壓下的工藝要求（壓下速度、加速度、壓下能力及壓下螺絲的單獨(dú)調(diào)整方式等），而且還應(yīng)考慮其他因素，如：電動(dòng)機(jī)、減速器能否布置得開；換輥、檢修和處理事故時(shí)，吊車吊鉤能否進(jìn)入；設(shè)備檢修是否方便等。
2.3.1 液壓壓下
在冷軋機(jī)組和平整機(jī)上，可以采用“壓下式”也可以采用“壓上式”。采用“壓上式”時(shí)，在軋機(jī)上部可以設(shè)置不帶剛壓下的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)以便做大行程的調(diào)整?！皦合率健钡囊簤焊自O(shè)置在機(jī)架的上部，這種結(jié)構(gòu)造價(jià)較高，所需的液壓缸行程也很大，它的懸掛裝置較為復(fù)雜，而且為了適應(yīng)磨損后的軋輥直徑，許配備不同厚度的墊塊。但它的最大優(yōu)點(diǎn)是電液伺服閥可裝在液壓缸附近，這不僅提高液壓缸的反應(yīng)速度，而且伺服閥的工作條件好，維護(hù)也方便。
液壓壓下裝置是用液壓缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓下螺絲、螺母來調(diào)整軋輥輥縫的。在這一裝置中，除液壓缸外，還有與之配套的伺服閥、液壓系統(tǒng)及檢測儀表及運(yùn)算控制系統(tǒng)。與電動(dòng)壓下裝置相比較，液壓壓下裝置有如下特點(diǎn)：
（1） 快速響應(yīng)性好，調(diào)整精度高 ；
（2） 機(jī)械傳動(dòng)效率高；
（3） 便于快速換輥，提高軋機(jī)作業(yè)率；
（4） 過載保護(hù)簡單，可靠。
2.4上輥平衡裝置
平衡裝置的作用是消除軋制系統(tǒng)間隙，提升上軋輥，用來大大降低咬入軋件時(shí)的沖擊和工作輥的頻繁換輥。上滾平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式。軋機(jī)的型式不同，對(duì)平衡裝置的要求也不一樣。
現(xiàn)在在小型冷軋機(jī)上，廣泛使用液壓平衡裝置，它是由液壓缸產(chǎn)生的推力來進(jìn)行工作的。液壓平衡優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作靈敏度高，平衡效果好。
四輥板帶軋機(jī)上軋輥平衡裝置有一下特點(diǎn)：
（1） 由于工作輥和支承輥之間靠摩擦傳動(dòng)以及工作輥和支承輥的換輥周期不同，故工作輥和支承輥應(yīng)分別平衡；
（2） 上輥移動(dòng)的行程較?。ㄗ畲笮谐淌前磽Q輥決定的），移動(dòng)的速度不高；
（3） 工作輥換輥頻繁，平衡裝置的設(shè)計(jì)需要使換輥方便；
（4） 在單張軋制的可逆四輥軋機(jī)上，工作輥平衡裝置應(yīng)滿足空載加、減速時(shí)工作輥和支承輥之間不打滑的要求。
2.5軋輥軸承
軋輥軸承與一般軸承的工作條件差別很大，其特點(diǎn)：
1）工作負(fù)荷大；
2）運(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大；
3）工作環(huán)境惡劣。
軋輥軸承主要形式是滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承主要是用雙列球面滾子軸承，四列圓錐滾子軸承。在某些情況下，由于受軋輥軸承尺寸的限制，可采用滾針軸承。板帶軋機(jī)上多用滾動(dòng)軸承。
2.6方案的確定
本設(shè)計(jì)采用：不可逆工作制度，驅(qū)動(dòng)支承輥，壓下裝置為液壓壓下，上輥為四缸平衡，工作輥軸承選用滾針軸承，支承輥軸承選用四列向心球面滾子軸承，輥型調(diào)整采用液壓彎輥。
具體結(jié)構(gòu)如下圖
圖二1700冷連軋的的液壓式衡裝置
3 軋制力能參數(shù)的計(jì)算
3.1 主要參數(shù)的確定：
（1） 道次壓下率
（2） 金屬的屈服極限
由于冷軋存在加工硬化，各道次的屈服極限不同。有下圖可以查的屈服極限分別為：
（3） 變形抗力的確定
因?yàn)? 所以得：
（4） 張力的選取
張力軋制是冷軋帶鋼的特點(diǎn)， 圖三 冷態(tài)下變形阻力曲線
也可以減少軋制力防止帶鋼跑偏，由經(jīng)驗(yàn)可知對(duì)于低碳鋼和普通碳鋼材料張力可取小點(diǎn)，
取.
（5） 摩擦系數(shù)的確定
冷軋時(shí)由于出口和入口軋件的速度與軋輥的速度不同步，從而產(chǎn)生前滑和后滑現(xiàn)象。摩擦將阻礙金屬的力變形，摩擦系數(shù)對(duì)軋制力影響較大，并且是變化的。為計(jì)算方便初步取其為常數(shù)。由參考資料【1】表2-3 取
3.2 咬人條件的校核
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冷軋薄帶鋼時(shí)允許咬入角為。由公式
得
所以滿足開始咬人階段的要求。
3.3 軋制力的計(jì)算
考慮以下因素，選擇斯通公式計(jì)算軋制力：
3.3.1 該公式是按照平板壓縮條件推導(dǎo)而來，它考慮了外摩擦，及等薄板軋制主要因素，因此適合于薄板軋制。
3.3.2 該公式考慮到冷軋?zhí)攸c(diǎn)，如張力，加工硬化，軋輥彈性壓扁。隨軋制力的增加，變形區(qū)長度增加，壓下量和咬人條件角較小的因素。
在冷軋薄板時(shí)，壓扁系數(shù)為
【1】
式中 ——咬入角
壓扁影響亦可用軋輥當(dāng)前半徑的形式來計(jì)算。設(shè)為單位寬度的軋制力
， 1式2-117)
、計(jì)算公式中還包含，因此，計(jì)算時(shí)還得和公式聯(lián)解。
、與公式聯(lián)解，一般采用迭代法，其具體步驟如下：
選擇不考慮彈性壓扁計(jì)算公式計(jì)算；
（1）將計(jì)算的代入公式求出；
（2）再將代入計(jì)算公式，再求出；
（3）又將代入公式求出。
這樣反復(fù)數(shù)次，使計(jì)算所得的或。最后根據(jù)，計(jì)算軋件與軋輥的接觸面積和總軋制力。
以第一道計(jì)算為例，計(jì)算步驟：
——平均單位壓力
——平均張應(yīng)力
m——考慮軋輥彈性壓扁接觸弧加長對(duì)單位壓力的影響系數(shù)
c——常數(shù)，對(duì)于鋼軋輥
由下圖可以查的 x=0.29 則
圖四 決定壓扁后接觸弧長度諾謨圖
軋件對(duì)軋輥的總壓力P為軋制平均單位壓力與軋件和軋輥接觸面積F之乘積，即
式中 ，——軋制前，后的軋制寬度，此過程中==200mm；
——接觸弧長度的水平投影。
得到
各道次軋制力計(jì)算結(jié)果
3.4 軋制力矩的計(jì)算
現(xiàn)代化的連續(xù)軋機(jī)多是驅(qū)動(dòng)工作輥，隨著軋制速度不斷的提高，為了省去后面幾個(gè)機(jī)座傳動(dòng)系統(tǒng)的增速裝置，有時(shí)由采用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)支承輥的方案。此外，當(dāng)工作輥直徑很小時(shí)，軋輥輥頭承受不了軋制力矩，亦需驅(qū)動(dòng)支承輥。為了計(jì)算傳動(dòng)支承輥所需的力矩，首先分析工作輥上力的平衡，由于公作輥是不傳動(dòng)的，因而支承輥反力方向應(yīng)使公作輥上作用力所需的力矩和為零，即
Pa+F=Rc
力臂與驅(qū)動(dòng)方式無關(guān)，仍然是當(dāng)時(shí)，，其中
——工作輥直徑；
——不考慮張力時(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角；
工作輥軸承處的作用力F可以從工作輥在水平方向力的平衡求得。當(dāng)時(shí)，。
支承輥與工作輥間反力R的大小，可從工作輥在垂直方向力的平衡求得。
式中
——軋輥連心線與反力R的夾角，
——支承輥的直徑；
——軋輥軸承處摩擦圓半徑；
—— 前后張力對(duì)軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角。
于是得：當(dāng) 時(shí)，
由下圖3可求得力臂c的大小為
求得角后，則反力R對(duì)支承輥的力臂為
傳動(dòng)一個(gè)支承輥的力矩為
傳動(dòng)兩個(gè)支承輥的總力矩為
把參數(shù)帶入到上面的式中可以得到：
冷軋時(shí)， 即
由于工作輥的偏移距e的數(shù)值（一般為510mm）相對(duì)于工作輥與指承輥直徑來說很小，在計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)，為了簡化，可認(rèn)為e=0，即工作輥不偏移，此時(shí)計(jì)算誤差不超過1%，所以我們?nèi) ?
又因?yàn)?
所以 = 圖五 帶張力軋制時(shí)四輥軋機(jī)軋輥受力情況
=862.22
=1724.43
3.5 主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及選電動(dòng)機(jī)
3.5.1軋輥與電機(jī)的速比
根據(jù)有關(guān)資料，可逆軋制選用直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
軋輥轉(zhuǎn)速
其減速器需要的減速比
查參考資料零件手冊(cè)選減速器 型，其實(shí)際減速比
此時(shí)軋輥的實(shí)際轉(zhuǎn)速
軋輥的實(shí)際轉(zhuǎn)速與要求的理想轉(zhuǎn)速間的誤差為：
故在誤差允許的范圍之內(nèi)，滿足要求。
3.5.2 軋輥與電機(jī)間的效率
取萬向接軸傳動(dòng)效率
齒輪座的傳動(dòng)效率
滾動(dòng)軸承的效率
減速器的傳動(dòng)效率
主電動(dòng)機(jī)到軋輥間的傳動(dòng)效率
3.5.3 軋制力矩其值前面已求出
=1724.43
3.5.4 根據(jù)過載條件選擇電動(dòng)機(jī)功率
式中
——額定靜力矩，KN.m；
——靜負(fù)荷圖上的最大力矩；
——電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
K——電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)，不可逆電動(dòng)機(jī)K=2.52.0。
初步選K=2 ，即
選電動(dòng)機(jī)Z4-250-31。額定功率為200KW，重量為1070Kg。
3.6 軋輥強(qiáng)度及剛度
3.6.1軋輥尺寸的確定
3.6.1.1 軋輥的類型和結(jié)構(gòu)
軋輥是軋鋼機(jī)的主要部件。板軋機(jī)軋輥的輥身呈圓柱形，冷軋機(jī)軋輥的輥身微凸，當(dāng)它受力彎曲時(shí)，可保證良好板型。
軋輥由輥身、輥頸和軸頭三部分組成。輥頸安裝在軸承中，并通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機(jī)架。軸頭和聯(lián)接軸相連，傳遞軋制扭矩。軸頭有三種主要形式：梅花軸頭、萬向軸頭、帶鍵槽的或圓柱形軸頭。本設(shè)計(jì)采用雙鍵槽軸頭
3.6.1.2 軋輥尺寸：
工作輥直徑 ：
支承輥直徑 mm
輥身長度L應(yīng)大于所軋鋼板的最大寬度，即
式中的值視鋼板寬度而定。此設(shè)計(jì)中，取100mm。
對(duì)于支撐輥，
工作輥輥身長度應(yīng)與支撐輥輥身長度相同，即支承輥的長度
3.6.1.3 軋輥的重磨率
在軋制過程中，軋輥輥面因工作磨損，需不止一次地重磨或重車。為了保證軋件的精度，需不止一次地重磨或重車。軋輥工作表明的每次重車量為，重磨量為。軋輥的直徑減少到一定程度以后，即不能在使用，軋輥的重車率受到咬人能力和輥面硬度的限制，軋輥從開始使用到報(bào)廢，其全部重車量與軋輥名義直徑的百分比稱之為軋輥的重車率。一般冷軋機(jī)的工作輥重車率為3%6%，支承輥的可達(dá)10%。本軋機(jī)工作輥承磨量為，支承輥重磨量為。
3.6.1.4 輥頸尺寸d和L
輥頸直徑和長度與軋輥軸承型式及工作載荷有關(guān)。由于受軋輥軸承徑向尺寸的限制，輥頸直徑不輥身要小得多。因此輥頸與輥身過渡處，往往是軋輥強(qiáng)度最差的地方。只要條件允許，輥頸直徑和輥頸與輥身的過度圓角r均應(yīng)選大些。
使用滾動(dòng)軸承，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近似地選，
對(duì)于工作輥，，，但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)為考慮軸承的裝置問題，應(yīng)去大些。
對(duì)于支承輥，，，具體由軸承安裝決定。
工作輥及支承輥結(jié)構(gòu)見圖
圖六 工作輥結(jié)構(gòu)尺寸
圖七 支承輥結(jié)構(gòu)尺寸
3.6.1.5 軋輥傳動(dòng)端的形式及尺寸
工作輥輥頸直徑與傳動(dòng)端直徑之比值約為1.02~1.1（輥頸直徑稍大于傳動(dòng)端直徑），則
工作輥傳動(dòng)端直徑，傳動(dòng)端長度應(yīng)依照實(shí)際裝配時(shí)確定 。
支承輥傳動(dòng)端加工安裝方便采用雙鍵傳遞扭矩，傳動(dòng)端的直徑為，傳動(dòng)端長度應(yīng)依照實(shí)際裝配時(shí)確定。
鍵的尺寸。
3.6.1.6 軋輥的材料和輥面硬度
根據(jù)參考資料和經(jīng)驗(yàn)，工作輥和支承輥材料均采用9Cr2Mo
工作輥硬度HS=
支承輥輥面硬度HS=45~50
輥頸HS在55以下。
3.6.2 軋輥強(qiáng)度校核
3.6.2.1 四輥軋機(jī)軋輥受力特點(diǎn)：
一般四輥軋機(jī)，由于有支承輥，給軋輥計(jì)算帶來了新的特點(diǎn)。首先是工作輥和支承輥之間有彎曲載荷的分配問題；其次是工作輥和支承輥之間存在著相當(dāng)大的接觸應(yīng)力。
四輥軋機(jī)的支承輥徑與工作輥徑之比一般在范圍內(nèi)。顯然, 支承輥的抗彎斷面系數(shù)較工作輥大的多，即支承輥有很大的剛性。因此，軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔(dān)。在計(jì)算支承輥時(shí)，通常按照承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機(jī)一般是工作輥傳動(dòng)，因此，對(duì)支承輥只需計(jì)算輥身中部和輥頸斷面的彎曲應(yīng)力。
支承輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見下圖。
圖八 四輥冷軋機(jī)軋輥強(qiáng)度計(jì)算簡圖
（1）支承輥強(qiáng)度校核。
取=300mm,，,。
取支撐輥危險(xiǎn)截面1-1、2-2、3-3。
在輥頸1-1斷面和2-2斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即
支承輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。若認(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)支承輥的壓力簡化成均不載荷，輥身中部3-3的彎曲應(yīng)力為
合金鍛鋼軋輥需用彎曲應(yīng)力，所以可以確定斷面強(qiáng)度滿足要求。
由于有支承輥承受彎曲力矩，故工作輥可只考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即僅計(jì)算傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為
式中 ——作用在一個(gè)工作輥上的最大傳動(dòng)力矩；
——工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。
即
所以工作輥滿足要求。
3.6.2.2 工作輥與支承輥間的接觸應(yīng)力
四輥軋機(jī)工作輥與支承輥之間承載時(shí)有很大的接觸應(yīng)力，在軋輥設(shè)計(jì)及使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算。
如假設(shè)輥間作用力沿軸向均勻分布，由彈性力學(xué)知，輥間接觸問題可簡化成一個(gè)平面應(yīng)變問題。
H．赫資理論認(rèn)為：兩個(gè)圓柱體在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部的彈性壓扁，存在呈半橢圓形分布的壓應(yīng)力（如下圖）。半徑方向產(chǎn)生的法向正因應(yīng)力在接觸面的中部最大。
圖九
最大壓應(yīng)力及接觸區(qū)寬度2b可由下式計(jì)算
式中 q——加在接觸表面單位長度上的負(fù)荷；
——相互接觸的兩個(gè)軋輥的直徑及半徑；
——與軋輥材料有關(guān)的系數(shù)=,。
其中， 、及、為兩輥材料的泊松比和彈性模數(shù)。
如兩輥泊松比相同并取===0.3，則上式可簡化為
此應(yīng)力雖然很大，但對(duì)軋輥不致產(chǎn)生很大的危險(xiǎn)。因?yàn)樵诮佑|區(qū)，材料的變形處于三項(xiàng)壓縮狀態(tài)，能承受較高的應(yīng)力。
在軋輥接觸區(qū)，除了須校核最大正應(yīng)力外，對(duì)于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。圖七表示了輥內(nèi)切應(yīng)力分布的狀況。主切應(yīng)力在接觸點(diǎn)O處其值為零，從O點(diǎn)到A點(diǎn)逐漸增大，A點(diǎn)距接觸表面深度，該點(diǎn)。為保證軋輥不產(chǎn)生疲勞破壞，值應(yīng)小于許用值
【1】
故兩輥的接觸疲勞強(qiáng)度足夠。
（查參考資料(1)P90 表3-8得許用接觸應(yīng)力值，對(duì)于支承輥硬度HS=50~65，許用應(yīng)力，）
圖十 在工作輥與支承輥接觸區(qū)上各主要應(yīng)力的大小及分布
根據(jù)以上的分析計(jì)算得：
且
3.6.3軋輥剛度校核
當(dāng)軋機(jī)在軋制時(shí)，在軋制力的作用下，軋輥要產(chǎn)生撓度使輥縫不再平行，影響軋件的精度。所謂剛度就是發(fā)生單位彈性變形所需的力，這個(gè)力越大，剛度越大，輥縫受軋制力的影響越小。
工作輥的撓度取決于支承輥的撓度。工作輥于支承輥間彈性壓扁的不均勻性，以及軋輥的實(shí)際凹度和凸度等因素。支承輥的撓度僅與本身在軋制過程中受力情況有關(guān)，其表面是在彎矩和剪力作用下的變形。
3.6.3.1 簡支梁計(jì)算軋輥的撓度
將承載軋輥看成簡支梁，用材力中計(jì)算直短梁撓曲方法處理。工程上并不要求求軋輥軸線每一點(diǎn)處的撓度值，而是關(guān)心某些斷面之間的撓度差值，如軋輥中心與軋件邊緣處的軸線撓度差、軋輥中心與輥身邊緣處軸線的撓度差。
設(shè)軋件與軋輥間作用著均布載荷q，且p=Q/b。P為軋制力，b為軋件寬度，L為輥身長度，c為支反力作用點(diǎn)到輥邊的距離。
軋輥輥身中點(diǎn)總撓度為
式中， 、——由彎矩和切力所引起的撓度值
圖十一 四輥冷軋機(jī)支撐輥撓度計(jì)算簡圖
圖中，a=600mm,l=b=300mm,c=150mm,D=300mm,d=150mm
= 【1】
【1】
式中，E——軋輥材料的彈性模數(shù)，
G——軋輥材料的剪切模數(shù)，
=
3.6.4 軋輥穩(wěn)定性計(jì)算
圖十二 四輥軋機(jī)工作輥穩(wěn)定性分析簡圖
本道軋制過程為正向軋制，如圖九（a）
工作輥穩(wěn)定的條件為
由于 ，，，軋輥軋制時(shí)恒成立
故工作輥穩(wěn)定。
3.7 軋輥軸承的選擇及校核
3.7.1 軋輥軸承的工作特點(diǎn)
軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)座中的重要部件。由于各類軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作條件差別很大，因而必須采用不同類型的軸承。和一般用途的軸承相比，軋輥軸承有以下特點(diǎn)：
1）工作載荷大；
2）運(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大；
3）工作環(huán)境惡劣。
3.7.2 軋輥軸承的類型與特點(diǎn)
軋輥軸承主要形式是滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承主要是用雙列球面滾子軸承，四列圓錐滾子軸承。在某些情況下，由于受軋輥軸承尺寸的限制，可采用滾針軸承。板帶軋機(jī)上多用滾動(dòng)軸承。
3.7.3 軋輥軸承的選擇
在本次設(shè)計(jì)中，工作輥軸承選用雙列滾針軸承。
軸承代號(hào)：NKI38/30
圖十三 雙列滾針軸承
其主要參數(shù)為
=43mm,D=53mm,C=30mm,,基本額定載荷=41.5KN，=86.5ＫＮ
支撐輥選用四列圓錐滾子軸承。
軸承代號(hào)：352032 X2；
圖十四 四列圓錐滾子軸承
其主要參數(shù)為
d=160mm,D=240mm,B=115mm,基本額定載荷=608KN，=1260KN
3.7.4 軸承強(qiáng)度校核
1.支承輥軸承強(qiáng)度校核
a.靜強(qiáng)度校核
當(dāng)量靜負(fù)荷
安全系數(shù)：>
故支撐輥軸承靜強(qiáng)度足夠。
b.疲勞壽命校核
軸承承受徑向力=423.05KN
軸承額定壽命 【2】
式中，n——軋輥轉(zhuǎn)速，n=95.54r/min
——溫度系數(shù)，軋輥軸承一般只能在100°C溫度以下工作，所以=1
——負(fù)荷系數(shù)，對(duì)于冷軋機(jī)，=1.2~1.5，取=1.2
故支承輥壽命符合要求。
2.工作輥軸承的強(qiáng)度校核：
此軸承基本不受軸向力，只受徑向力和摩擦阻力。
在軋輥的每一端都裝上兩個(gè)軸承。
故工作輥壽命符合要求。
3.8 機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.8.1．機(jī)架的類型
軋鋼機(jī)機(jī)架是工作機(jī)座的重要部件，軋輥軸承座及軋輥調(diào)整裝置等都安裝在機(jī)架上。機(jī)架要承受軋制力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。
根據(jù)軋鋼機(jī)型式和工作要求，軋鋼機(jī)機(jī)架分為閉式和開式。
閉式機(jī)架是一個(gè)整體框架，具有較高強(qiáng)度和剛度。閉式機(jī)架主要用于軋制力較大的初軋機(jī)、板坯軋機(jī)和板帶軋機(jī)等。此次設(shè)計(jì)中，選用的就是閉式機(jī)架。
3.8.2．機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是窗口寬度、高度和立柱端面尺寸。
（1） 機(jī)架窗口寬度B
在閉式機(jī)架中，機(jī)架窗口應(yīng)稍大于軋輥?zhàn)畲笾睆?，以便于換輥。四輥軋機(jī)機(jī)架窗口寬度一般為支撐輥直徑的1.15~1.30倍。為換輥方便，換輥側(cè)的機(jī)架窗口應(yīng)比傳動(dòng)側(cè)窗口寬5~10mm，亦可表示為
式中，B——機(jī)架窗口寬度
——支撐輥軸承座寬度，mm
——窗口滑板厚度，mm，一般取s=20~40mm。
（2） 機(jī)架窗口高度H
機(jī)架窗口高度H主要根據(jù)軋輥?zhàn)畲箝_口度、壓下螺絲最小伸出端，以及換輥等要求確定。
對(duì)于四輥軋機(jī)，可取
式中，、——工作輥、支撐輥直徑，mm。
取H=1320mm。
（3） 機(jī)架端面尺寸
機(jī)架立柱的端面尺寸是根據(jù)強(qiáng)度條件確定的。
查參考資料(1)表5-1得
四輥軋機(jī)機(jī)架端面面積
取端面尺寸為200mm 150mm,
3.8.3．機(jī)架材料
軋鋼機(jī)機(jī)架一般采用含碳量為0.25%~0.35%的ZG260-500，其強(qiáng)度，延伸率。
機(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖如下圖
圖十五 機(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖
3.8.4．機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算
將機(jī)架及其受力狀態(tài)進(jìn)行簡化并畫彎矩圖
用材料力學(xué)方法計(jì)算是，為了簡化計(jì)算，一般做以下假設(shè)：1）每片機(jī)架只在上下橫梁的中間端面處受有垂直力R，而且這兩個(gè)力大小相等、方向相反，作用在同一直線上，即機(jī)架的外負(fù)荷是對(duì)稱的。此時(shí)，機(jī)架沒有傾翻力矩，機(jī)架底腳不受力。；2）機(jī)架結(jié)構(gòu)對(duì)窗口的垂直中心線是對(duì)稱的，而且不考慮由于上下橫梁慣性矩不同所引起的水平內(nèi)力。3）上下橫梁和立柱交界處是剛性的，即機(jī)架變形后，機(jī)架轉(zhuǎn)角仍保持不變。
由于，則
=
危險(xiǎn)截面應(yīng)力
圖十六 矩形自由框架彎曲力矩圖
上下橫梁最大彎曲應(yīng)力
立柱的拉彎應(yīng)力
對(duì)于機(jī)架，安全系數(shù)一般不小于10
而對(duì)于ZG260-500，橫梁的許用應(yīng)力，立柱的許用應(yīng)力。、故機(jī)架強(qiáng)度足夠。
3.8.5．機(jī)架剛度計(jì)算
機(jī)架的彈性變形是由橫梁的彎曲和立柱的拉伸變形組成的。由于橫梁的端面尺寸較橫梁的長度來說是較大的，在計(jì)算橫梁的彎曲變形時(shí)，應(yīng)考慮橫向切力的影響，有【1】得：
式中，——機(jī)架的彈性變形
——由彎矩產(chǎn)生的橫梁彎曲變形
——由切力產(chǎn)生的橫梁彎曲變形
——由拉力產(chǎn)生的立柱拉伸變形
其中，
式中，E——機(jī)架材料的彈性模數(shù)，；
——橫梁的慣性矩；
——橫梁中性軸的長度；
R——橫梁上的作用力，對(duì)于軋鋼機(jī)，一般R為軋制力的一半，即；
——機(jī)架立柱中的力矩。
所以，=0.0013mm
式中，G——機(jī)架材料的剪切彈性模數(shù)，??；
——橫梁的端面面積；
K——橫梁的端面形狀系數(shù)，對(duì)于矩形端面，系數(shù)K為1.2。
所以，=0.0059