材加（轧钢）专业本科生课程设计(5)

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M(t?m) P?aL???? 2?24?P?a?L?2?P?a?L?2???2???2?a?L2a2 a?L2l(mm)

图5.4 支承辊弯矩图

辊身中央有最大弯矩值，计算式如下[6]:

MDz?PaL?[?] (5—1） 224 通过第三章的计算可得，在第六道得轧制力最大，P=4776(t),则棍身中央处弯矩计算如下：

paL47765.964.3MDz??(?)??(?)?4549.1(t?m)

224224其弯曲应力为：

?DzMDz4549.1???45.77MPa?[?]

330.1Dz0.1?2.15Pa?L4549.15.96?4.3????1887.9(t?m) 2222支承辊棍径危险断面弯矩值为：

Mdz?其弯曲应力为：

?dzMdz1887.9???55.94MPa?[?] 330.1dz0.1?1.5因此我们可以得知，支承辊的强度是符合要求的。

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5.1.2 工作辊强度计算

工作辊选球墨铸铁[σ]=100～120MPa，[τ]=0.6[σ]=60～72MPa。 工作辊只需校核辊头的扭转应力。在总共11道次中，第三道的力矩最大 M3=685.2(t·m)，一个工作辊所承受的扭转为Mn=342.6(t·m)。工作辊的扭矩图 如图5.5所示。

M（t?m） 685.2 l(mm) 图5.5 工作辊的扭矩图

工作辊的辊头形式为平台式，因此

0.65h?0.045?d13 Wn??d1（0.25～0.30）D1 ； 式中： h?

D1=Dmin-（5～15）mm ；

Dmin—轧辊重车后的最小辊身直径，Dmin=1020mm，

所以 D1=1020-10=1010mm；

h=（0.25～0.30）D1=253～303mm，取h=260mm ；

d1=（0.90～0.94）d=（0.90～0.94)×840=756～789.5mm , 取d1=780mm ，

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所以Wn

?0.65?0.26?33???0.045????0.78?0.1272m0.78??

τd?Mn342.6??26.93MPa?[τ] Wn0.1272

因此我们可以得知,工作辊的强度符合要求。

5.1.3 接触应力的计算

支撑辊与工作辊的材质不同，支撑辊与工作辊表面接触产生接触应力，在半径方向上产生法向应力，在接触表面中间最大，其值可按赫兹公式计算（参看[6]22页）：

q(rz?rg)?max?2?(Kz?Kg)rzrg

P3626.8q???8.43?106N/mL4.3式中: q—作用在接触表面单位长度上的负荷，

rz , rg—分别为支撑辊和工作辊的轧辊半径；

1??zKz??Ez Kz,Kg—与轧辊材料有关的系数，

2,Kg?1??g2?Eg;

（μz,μg为轧辊材料的泊松比，Ez，Eg为轧辊材料 的弹性模量）。 支撑辊选合金锻钢，EZ=186～206Gpa,取EZ=200GPa； μz=0.25～0.30，取μz=0.28。 工作辊选球磨铸铁，Eg=78.5～157Gpa，取Eg=100GPa； μg=0.23～0.27，取μg=0.25。

1?0.282Kz??1.47?10?12/Pa,3.14?200代入上面的公式得：

1?0.252Kg??2.98?10?12/Pa。3.14?100

代入接触应力计算式可得：

65.1?10??1.0?75?0.568?8.25?1P0 ?max?2?123.14??1.?47?2?.98?10?1.0750.56?a8M2P5 a ?max?0.30?4m?ax0.?304?825MP25 0.8a22

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对于通常轧辊的许用接触应力[σ]值在1500～2000MPa,

许用剪应力[τ]=（0.5～0.6）[σ]=750～1200MPa,而计算所得的最大接触应力满足σmax<[σ],τmax<[τ],所以接触强度符合要求。

5.2 主电机功率校核

对于轧机主电机功率的校核，在本次设计中主要考虑两个方面：电机的过载校核和电机的发热校核。

5.2.1 电机的过载校核

电机的额定力矩为:

Me?0.955ne?0.955?

由表3.1可知，第三道轧制时由最大转矩，Mmax?M3?685.2（t?m）

根据公式：

Ne2?6000?286.5（t?m） 40Mmax??Me (5-4)

式中：λm —过载系数 ， λm=2.5～3.0，本次设计取λm =2.5。

代入（5-4）有：Mmax?685.2（t?m）??mMe=2.5?286.5=716.25（t?m）

所以电机的过载校核通过。

5.2.2电机的发热校核

根据表3.1可知，第三道次电机轴上的传动力矩最大，则以第三道为例，对应梯形速度图画出电机传动力矩图，如图5.5.

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图5.5 第三道次电机传动力矩图

电机的发热按公式[7]:

Mmax??MZtZ??MKtK22?(tZ?tK) (5—5）

式中：MZ—各轧制周期中的力矩； MK—轧机的空转力矩； tZ—各轧制周期中的纯轧时间；tK—各轧制周期中的间隙时间； 将数据代入（5-5）可得：

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