四辊冷轧机设计之轧机机架设计说明书要点.doc

摘要 本轧机为小型四辊冷轧机，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。 机架的设计步骤可分为以下几步： 1）初步确定机架的形状和尺寸； 2）常规计算：利用材料力学、弹性力学等固体力学理论和计算公式，对机架进行强度、刚度和稳定性等方面的校核； 3）有限元静态受力分析。 本设计主要采用了采利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。用有限单元法可求出机架完整的应力场。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可靠工作。机架的破坏多在压下螺母孔、机架窗口转角处等应力集中大的部位。采利柯夫计算方法只能求得某些部位的应力值。而有限单元法不但能求出整个机架各部位的应力场，特别能真实地反映局部部位高应力水平的数值。 关键词：机架；设计步骤；计算方法；有限单元法 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 第1章 绪论 1 1.1 冷轧带钢生产概况和发展方向 1 1.2 冷轧机的类型、特点及工作原理 2 1.3 冷轧带钢的生产工艺 3 第2章 设计方案的比较 8 2.1 主转动方式 8 2.2 传动型式 9 2.3 轧辊轴承 9 2.4 压下装置的结构形式 10 2.5 轧辊平衡装置 11 2.6 设计方案的确定 11 第3章 设计计算 12 3.1 设计题目及要求 12 3.2 原始数据 12 3.3 轧辊参数的确定 12 3.4 轧制力能计算 13 3.5机架的设计计算 27 结论 41 参考文献 42 致谢 43 附件1 44 摘要 44 1 前言 44 2 闭式机架结构及载荷分布特点 45 3 有限元分析 45 3.1 有限元模型的建立及模型载荷的处理 45 3.2 有限元计算结果与分析 47 3.2.1变形分析 47 3.2.1应力分析 48 3.2.1机架强度与刚度分析 49 4 结论 50 5 参考文献 50 附件2 51 附录1 60 附录2 62 附录3 64 3.5机架的设计计算 1、机架的类型 轧钢机机架是工作机座的重要部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架要承受全部轧制力，必须有足够的强度和刚度。 根据轧钢机架结构不同，轧钢机机架分为闭式和开式两种。 （1）闭式机架 如图3-10所示，闭式机架是一个将上下横梁与立柱铸成一体的封闭式整体框架，具较强的强度和刚度，但换辊不便。它常用在受力大或要求轧件精度高而不经常换辊的轧钢，如轧制力较大的轧机、板坯轧机和板带轧机等。对于板带轧机来说，为提高轧制精度，需要有较高的机架刚度。采用闭式机架的工作机座，在换辊时，轧辊是沿其轴线方向从机架窗口中抽出或装入，这种轧机一般都设有专用的换辊装置。 图3—10 闭式机架结构及简图 （2）开式机架 开式机架由机架本体和上盖两部分组成，如图3-11，它主要用在横列式型钢轧机上，其主要优点是换辊方便。因为，在横列式型钢轧机上如果采用闭式机架，由于受到相邻机座和连接轴的妨碍，沿轧辊轴线方向换辊是很困难得。采用开式机架，只要拆下上盖，就可以很方便地将轧辊从上面吊出或装入。开式机架主要缺点是刚度较差。影响开式机架刚度和换辊速度的主要关键是上盖与U型架体的连接方式。常见的上盖连接方式有四种。 （a）螺栓连接 (b)套环连接 (c)销轴连接 (d)斜楔连接 图3-11 机架上盖连接方式 因机架重量大、制造复杂，一般给予很大的安全系数，并作为永久使用的不更换零件来设计。本次设计中选用闭式机架。 2、机架的主要结构参数 机架的主要结构参数是窗口宽度、窗口高度和立柱端面尺寸。 （1）机架窗口高度H 机架窗口高度H与轧辊数目、辊身直径、辊颈直径，轴承、轴承座径向厚度，以及上辊的调整距离等因素有关。主要根据轧辊最大开口度、压下螺丝最小伸出端，以及换辊等要求确定。 对于四辊轧机可取 式中：、——工作辊、支承辊直径，mm；取H=2120mm。 （2）机架窗口宽度B 在闭式机架中，机架窗口应稍大于轧辊最大直径，以便于换辊。四辊轧机机架窗口宽度一般为支承辊直径的1.15~1.30倍。 为换辊方便，换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽5~10mm，亦可表示为 式中：B——机架窗口宽度； ——支承辊直径，mm； ——支承辊轴承座宽度，mm，取=540mm； ——窗口滑板厚度，mm，一般s=20~40mm，取s=25； （3）机架端面尺寸 机架立柱的端面尺寸是根据轧钢机类型、强度条件、机架受力特点等确定的。 查轧钢机