机械毕业设计102500开坯线材轧机设计毕业设计

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4主要零件的强度计算

4.1轧辊的强度计算

轧辊的破坏取决于各种应力（其中包括弯曲应力，扭转应力，接触应力，由于温度分布不均匀或者交替变化引起的温度应力以及轧辊制止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，轧辊因为强度不够而断裂或接触疲劳超过许用值，使辊面疲劳剥落等；

2、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，材料中有夹杂或残余应力过大等；

3、辊在生产过程中使用不合理。热轧轧辊在冷却不足或者冷却不均匀时，会因为热疲劳产生辊面热裂；冷轧时的事故黏附也会导致热裂甚至表层剥落；在冬季新换上的冷轧辊突然进行高负荷热轧或者冷轧机停车，轧热的轧辊骤然冷却，往往会因为温度应力过大，导致轧辊表面剥落甚至断辊；压下量过大或者因为工艺过程安排不合理造成过负荷也会造成轧辊破坏等等。 4、棍抗弯断面系数比较大，即轧棍有很大的刚性。因此，轧制时由轧棍承担弯曲力矩。可以只计算轧辊辊身中部和辊颈断面的弯曲应力。

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轧辊受到的弯曲应力如图4.1，

图4.1 轧辊弯曲应力图

由于2-2截面与1-1面面积 接近，现在只校核1-1、3-3断面的应力。

1- 1面只承受扭转力矩作用，所以

?1?1?R1c125?125??0.28???? （4.1） 330.1d1?10.1?0.1253-3截面除了受到扭转力矩以外，同时还有弯曲力矩作用，

?3?3?pl644800?600????? （4.2） 330.1d3?30.1?0.025M27990.77????? （4.3） 330.2d30.2?0.5??根据第四强度理论：

???2?3?2???? （4.4）

式中P－第三道次的轧制力；

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d1?1，d3?3－1-1，3-3断面的直径； C－1-1，断面至支反力

p处的距离； 2Rb－许用弯曲应力； 4.2机架强度的计算

斜楔联接的开式机架，用于三辊式型钢轧机。在这种轧机上，一般来说，当中上辊轧钢时，中下辊就不扎轧钢了。相反，中下辊轧钢时，中上辊就不轧钢了。由于轧件在中上辊轧制时与中下辊轧制时基本相同，在进行机架刚度计算时，只考虑一种情况。

为了简化计算，假设机架上只作用两个大小相等、方向相反的垂直力R，而通过斜楔作用，在机架上盖和U形架上，还作用着一个反作用力F。力F可以分解为水平分力

X'和垂直分力Y'。此外，通过机架上盖止口的作用，在机架上

盖和U型架上，作用着静不定力X。静不定力X的大小。可根据止口处变形谐调条件提出。止口处的变形谐调条件可以用以下公式表示

??Xl3??2(f1?f2) （4.5） EF3式中 E-机架材料弹性系数，E=1.735?105；

f1－由于U形架立柱挠曲，一个立柱在机架上盖止口接触处的变形； 一个立柱在机架上盖止口接触处的水平位移； f2－由于U形架下横梁挠曲，

?－机架上盖止口处原始间隙（对于新机架即为配合间隙）；

X－机架上盖止口处静不定力；

F3－机架上盖断面面积；

利用材料力学公式求出f1和f2后，代入式，得

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?R?c'?c?mc2?c'??l1l2'?I1?''???'l??e?e?c?m????c?e?l2???ce?l2?????E???2?I1?I22232????????2?? X??3l3l1l22l2??F3I23I2式中 I2－立柱的惯性矩；

R-作用在机架上的垂直力；

m-斜楔空斜角的正切，m?tg?，?为立柱斜楔孔斜度； e－作用力

R对立柱中性线的距离； 2e'－力Y'对立柱中性线的距离；

l2－力X对下横梁中性线的距离；

c'－力X'对下横梁中性线的距离；

c－立柱凸台对下横梁中性线的距离； I1－下横梁惯性矩；

l1－U形架两立柱中性线距离；